Последствия воздействия радиации. Разрушительное действие радиации на организм человека

Навигация по статье:

Радиация и виды радиоактивных излучений, состав радиоактивного (ионизирующего) излучения и его основные характеристики. Действие радиации на вещество.

Что такое радиация

Для начала дадим определение, что такое радиация:

В процессе распада вещества или его синтеза происходит выброс элементов атома (протонов, нейтронов, электронов, фотонов), иначе можно сказать происходит излучение этих элементов. Подобное излучение называют - ионизирующее излучение или что чаще встречается радиоактивное излучение , или еще проще радиация . К ионизирующим излучениям относится так же рентгеновское и гамма излучение.

Радиация - это процесс излучения веществом заряженных элементарных частиц, в виде электронов, протонов, нейтронов, атомов гелия или фотонов и мюонов. От того, какой элемент излучается, зависит вид радиации.

Ионизация - это процесс образования положительно или отрицательно заряженных ионов или свободных электронов из нейтрально заряженных атомов или молекул.

Радиоактивное (ионизирующее) излучение можно разделить на несколько типов, в зависимости от вида элементов из которого оно состоит. Разные виды излучения вызваны различными микрочастицами и поэтому обладают разным энергетическим воздействие на вещество, разной способностью проникать сквозь него и как следствие различным биологическим действием радиации.

Альфа, бета и нейтронное излучение - это излучения, состоящие из различных частиц атомов.

Гамма и рентгеновское излучение - это излучение энергии.

Альфа излучение

излучаются: два протона и два нейтрона
проникающая способность: низкая
облучение от источника: до 10 см
скорость излучения: 20 000 км/с
ионизация: 30 000 пар ионов на 1 см пробега
высокое

Альфа (α) излучение возникает при распаде нестабильных изотопов элементов.

Альфа излучение - это излучение тяжелых, положительно заряженных альфа частиц, которыми являются ядра атомов гелия (два нейтрона и два протона). Альфа частицы излучаются при распаде более сложных ядер, например, при распаде атомов урана, радия, тория.

Альфа частицы обладают большой массой и излучаются с относительно невысокой скоростью в среднем 20 тыс. км/с, что примерно в 15 раз меньше скорости света. Поскольку альфа частицы очень тяжелые, то при контакте с веществом, частицы сталкиваются с молекулами этого вещества, начинают с ними взаимодействовать, теряя свою энергию и поэтому проникающая способность данных частиц не велика и их способен задержать даже простой лист бумаги.

Однако альфа частицы несут в себе большую энергию и при взаимодействии с веществом вызывают его значительную ионизацию. А в клетках живого организма, помимо ионизации, альфа излучение разрушает ткани, приводя к различным повреждениям живых клеток.

Из всех видов радиационного излучения, альфа излучение обладает наименьшей проникающей способностью, но последствия облучения живых тканей данным видом радиации наиболее тяжелые и значительные по сравнению с другими видами излучения.

Облучение радиацией в виде альфа излучения может произойти при попадании радиоактивных элементов внутрь организма, например, с воздухом, водой или пищей, а также через порезы или ранения. Попадая в организм, данные радиоактивные элементы разносятся током крови по организму, накапливаются в тканях и органах, оказывая на них мощное энергетическое воздействие. Поскольку некоторые виды радиоактивных изотопов, излучающих альфа радиацию, имеют продолжительный срок жизни, то попадая внутрь организма, они способны вызвать в клетках серьезные изменения и привести к перерождению тканей и мутациям.

Радиоактивные изотопы фактически не выводятся с организма самостоятельно, поэтому попадая внутрь организма, они будут облучать ткани изнутри на протяжении многих лет, пока не приведут к серьезным изменениям. Организм человека не способен нейтрализовать, переработать, усвоить или утилизировать, большинство радиоактивных изотопов, попавших внутрь организма.

Нейтронное излучение

излучаются: нейтроны
проникающая способность: высокая
облучение от источника: километры
скорость излучения: 40 000 км/с
ионизация: от 3000 до 5000 пар ионов на 1 см пробега
биологическое действие радиации: высокое

Нейтронное излучение - это техногенное излучение, возникающие в различных ядерных реакторах и при атомных взрывах. Также нейтронная радиация излучается звездами, в которых идут активные термоядерные реакции.

Не обладая зарядом, нейтронное излучение сталкиваясь с веществом, слабо взаимодействует с элементами атомов на атомном уровне, поэтому обладает высокой проникающей способностью. Остановить нейтронное излучение можно с помощью материалов с высоким содержанием водорода, например, емкостью с водой. Так же нейтронное излучение плохо проникает через полиэтилен.

Нейтронное излучение при прохождении через биологические ткани, причиняет клеткам серьезный ущерб, так как обладает значительной массой и более высокой скоростью чем альфа излучение.

Бета излучение

излучаются: электроны или позитроны
проникающая способность: средняя
облучение от источника: до 20 м
скорость излучения: 300 000 км/с
ионизация: от 40 до 150 пар ионов на 1 см пробега
биологическое действие радиации: среднее

Бета (β) излучение возникает при превращении одного элемента в другой, при этом процессы происходят в самом ядре атома вещества с изменением свойств протонов и нейтронов.

При бета излучении, происходит превращение нейтрона в протон или протона в нейтрон, при этом превращении происходит излучение электрона или позитрона (античастица электрона), в зависимости от вида превращения. Скорость излучаемых элементов приближается к скорости света и примерно равна 300 000 км/с. Излучаемые при этом элементы называются бета частицы.

Имея изначально высокую скорость излучения и малые размеры излучаемых элементов, бета излучение обладает более высокой проникающей способностью чем альфа излучение, но обладает в сотни раз меньшей способность ионизировать вещество по сравнению с альфа излучением.

Бета радиация с легкостью проникает сквозь одежду и частично сквозь живые ткани, но при прохождении через более плотные структуры вещества, например, через металл, начинает с ним более интенсивно взаимодействовать и теряет большую часть своей энергии передавая ее элементам вещества. Металлический лист в несколько миллиметров может полностью остановить бета излучение.

Если альфа радиация представляет опасность только при непосредственном контакте с радиоактивным изотопом, то бета излучение в зависимости от его интенсивности, уже может нанести существенный вред живому организму на расстоянии несколько десятков метров от источника радиации.

Если радиоактивный изотоп, излучающий бета излучение попадает внутрь живого организма, он накапливается в тканях и органах, оказывая на них энергетическое воздействие, приводя к изменениям в структуре тканей и со временем вызывая существенные повреждения.

Некоторые радиоактивные изотопы с бета излучением имеют длительный период распада, то есть попадая в организм, они будут облучать его годами, пока не приведут к перерождению тканей и как следствие к раку.

Гамма излучение

излучаются: энергия в виде фотонов
проникающая способность: высокая
облучение от источника: до сотен метров
скорость излучения: 300 000 км/с
ионизация:
биологическое действие радиации: низкое

Гамма (γ) излучение - это энергетическое электромагнитное излучение в виде фотонов.

Гамма радиация сопровождает процесс распада атомов вещества и проявляется в виде излучаемой электромагнитной энергии в виде фотонов, высвобождающихся при изменении энергетического состояния ядра атома. Гамма лучи излучаются ядром со скоростью света.

Когда происходит радиоактивный распад атома, то из одних веществ образовываются другие. Атом вновь образованных веществ находятся в энергетически нестабильном (возбужденном) состоянии. Воздействую друг на друга, нейтроны и протоны в ядре приходят к состоянию, когда силы взаимодействия уравновешиваются, а излишки энергии выбрасываются атомом в виде гамма излучения

Гамма излучение обладает высокой проникающей способностью и с легкостью проникает сквозь одежду, живые ткани, немного сложнее через плотные структуры вещества типа металла. Чтобы остановить гамма излучение потребуется значительная толщина стали или бетона. Но при этом гамма излучение в сто раз слабее оказывает действие на вещество чем бета излучение и десятки тысяч раз слабее чем альфа излучение.

Основная опасность гамма излучения - это его способность преодолевать значительные расстояния и оказывать воздействие на живые организмы за несколько сотен метров от источника гамма излучения.

Рентгеновское излучение

излучаются: энергия в виде фотонов
проникающая способность:высокая
облучение от источника: до сотен метров
скорость излучения: 300 000 км/с
ионизация: от 3 до 5 пар ионов на 1 см пробега
биологическое действие радиации: низкое

Рентгеновское излучение - это энергетическое электромагнитное излучение в виде фотонов, возникающие при переходе электрона внутри атома с одной орбиты на другую.

Рентгеновское излучение сходно по действию с гамма излучением, но обладает меньшей проникающей способностью, потому что имеет большую длину волны.

Рассмотрев различные виды радиоактивного излучения, видно, что понятие радиация включает в себя совершенно различные виды излучения, которые оказывают разное воздействие на вещество и живые ткани, от прямой бомбардировки элементарными частицами (альфа, бета и нейтронное излучение) до энергетического воздействия в виде гамма и рентгеновского излечения.

Каждое из рассмотренных излучений опасно!

Сравнительная таблица с характеристиками различных видов радиации

характеристика	Вид радиации
характеристика	Альфа излучение	Нейтронное излучение	Бета излучение	Гамма излучение	Рентгеновское излучение
излучаются	два протона и два нейтрона	нейтроны	электроны или позитроны	энергия в виде фотонов	энергия в виде фотонов
проникающая способность	низкая	высокая	средняя	высокая	высокая
облучение от источника	до 10 см	километры	до 20 м	сотни метров	сотни метров
скорость излучения	20 000 км/с	40 000 км/с	300 000 км/с	300 000 км/с	300 000 км/с
ионизация, пар на 1 см пробега	30 000	от 3000 до 5000	от 40 до 150	от 3 до 5	от 3 до 5
биологическое действие радиации	высокое	высокое	среднее	низкое	низкое

Как видно из таблицы, в зависимости от вида радиации, излучение при одной и той же интенсивности, например в 0.1 Рентген, будет оказать разное разрушающее действие на клетки живого организма. Для учета этого различия, был введен коэффициент k, отражающий степень воздействия радиоактивного излучения на живые объекты.

Коэффициент k
Вид излучения и диапазон энергий	Весовой множитель
Фотоны всех энергий (гамма излучение)	1
Электроны и мюоны всех энергий (бета излучение)	1
Нейтроны с энергией < 10 КэВ (нейтронное излучение)	5
Нейтроны от 10 до 100 КэВ (нейтронное излучение)	10
Нейтроны от 100 КэВ до 2 МэВ (нейтронное излучение)	20
Нейтроны от 2 МэВ до 20 МэВ (нейтронное излучение)	10
Нейтроны > 20 МэВ (нейтронное излучение)	5
Протоны с энергий > 2 МэВ (кроме протонов отдачи)	5
Альфа-частицы , осколки деления и другие тяжелые ядра (альфа излучение)	20

Чем выше "коэффициент k" тем опаснее действие определенного вида радиции для тканей живого организма.

Видео:

Радиация – это потоки частиц, образовавшихся во время ядерных реакций или радиоактивного распада . Все мы наслышаны про опасность радиоактивного излучения для человеческого организма и знаем, что оно может стать причиной огромного количества патологических состояний. Но зачастую большинство людей не знают, в чем именно состоит опасность радиации и как можно защитить себя от нее. В этой статье мы рассмотрели, что такое радиация, в чем заключается ее опасность для человека, причиной каких заболеваний она может стать.

Что такое радиация

Определение этого термина не очень понятно для человека, не связанного с физикой или, например, с медициной. Под термином «радиация» подразумевают выход частиц, образовавшихся во время ядерных реакций или радиоактивного распада. То есть это излучение, которое выходит из некоторых веществ.

Радиоактивные частицы имеют различную способность проникновения и прохождения через различные вещества . Некоторые из них могут проходить через стекло, человеческое тело, бетон.

На знании о способности конкретных радиоактивных волн проходить через материалы составлены правила защиты от радиации. Например, стены рентгенологических кабинетов сделаны из свинца, через который радиоактивное излучение не может пройти.

Радиация бывает:

природной. Она формирует природный радиационный фон, к которому мы все привыкли. Солнце, почва, камни выделяют излучения. Они не опасны для человеческого организма .
техногенной, то есть такой, которая была создана вследствие человеческой деятельности. Сюда относится добывание радиоактивных веществ из глубин Земли, использование ядерных топлив, реакторов и т. д.

Как радиация попадает в человеческий организм

Радиация опасна для человека. При повышении ее уровня выше допустимой нормы развиваются различные заболевания и поражения внутренних органов и систем. На фоне лучевого облучения могут развиваться злокачественные онкологические патологии. Радиационное излучение используют и в медицине. С его помощью проводят диагностику и лечение многих болезней.

Радиация – это невидимое человеческому глазу излучение, которое тем не менее оказывает мощнейшее влияние на организм. К сожалению, последствия облучения для человека исключительно негативные.

Изначально излучение влияет на организм извне. Оно исходит от естественных радиоактивных элементов, которые находятся в земле, а также попадает на планету из космоса. Также внешнее облучение исходит в микродозах от стройматериалов, медицинских рентгеновских аппаратов. Большие дозы облучения можно обнаружить на ядерных электростанциях, специальных физических лабораториях и урановых рудниках. Также крайне опасны полигоны испытания ядерного оружия и места захоронения радиационных отходов.

В определенной степени наша кожа, одежда и даже дома защищают от вышеперечисленных источников излучения. Но главная опасность радиации заключается в том, что облучение может быть не только внешним, но и внутренним.

Радиоактивные элементы могут проникать с воздухом и водой, через порезы в коже и даже сквозь ткани организма. В этом случае источник облучения действует намного дольше – пока он не будет выведен из тела человека. От него не защититься свинцовой плитой и невозможно уехать подальше, что делает ситуацию еще опаснее.

Дозировка облучения

Для того чтобы определить мощность облучения и степень воздействия радиации на живые организмы было придумано несколько шкал измерения. В первую очередь измеряется мощность источника излучения в Греях и Радах. Здесь все достаточно просто. 1 Гр=100Р. Именно так определяется уровень облучения с помощью счетчика Гейгера. Также используется шкала Рентген.

Но не стоит считать, что данные показания достоверно указывают на степень опасности для здоровья. Недостаточно знать мощность излучения. Влияние радиации на организм человека меняется также в зависимости от типа излучения. Всего их 3:

Альфа. Это тяжелые радиоактивные частицы – нейтроны и протоны, которые несут наибольший вред для человека. Но они обладают малой пробивной силой и не способны проникнуть даже сквозь верхние слои кожи. Но при наличии ран или взвеси частиц в воздухе,
Бета. Это радиоактивные электроны. Их пробивная способность – 2 см. кожи.
Гамма. Это фотоны. Они свободно пронизывают тело человека, и защититься возможно только с помощью свинца или толстого слоя бетона.

Радиационное воздействие происходит на молекулярном уровне. Облучение приводит к образованию в клетках тела свободных радикалов, которые начинают разрушать окружающие вещества. Но, учитывая уникальность каждого организма и неравномерную чувствительность органов к действию радиации на человека, ученым пришлось ввести понятие эквивалентной дозы.

Для определения, чем опасна радиация в той или иной дозе, мощность излучения в Радах, Рентгенах и Греях умножается на коэффициент качества.

Для Альфа-излучения он равен 20, а для Бета и Гамма – 1. Рентгеновские лучи также имеют коэффициент 1. Полученный результат измеряется в Бэрах и Зивертах. При коэффициенте равном единице, 1 Бэр равен одному Раду или Рентгену, а 1 Зиверт равен одному Грею или 100 Бэрам.

Чтобы определить степень воздействия эквивалентной дозы на организм человека пришлось ввести еще один коэффициент риска. Для каждого органа он отличается, в зависимости от того как влияет радиация на отдельные ткани тела. Для организма в целом он равен единице. Благодаря этому получилось составить шкалу опасности радиации и ее влияния на человека при однократном воздействии:

100 Зиверт. Это быстрая смерть. Через несколько часов, а в лучшем случае дней нервная система организма прекращает свою деятельность.
10-50 – это смертельная доза, в результате которой человек умрет от многочисленных внутренних кровоизлияний спустя несколько недель мучений.
4-5 Зиверт – -смертность составляет около 50%. Из-за поражения костного мозга и нарушения процесса кроветворения организм погибает спустя пару месяцев или меньше.
1 Зиверт. Именно с этой дозы начинается лучевая болезнь.
0,75 Зиверта. Кратковременные изменения в составе крови.
0,5 – эта доза считается достаточной, чтобы стать причиной развития онкозаболеваний. Но других симптомов обычно не бывает.
0,3 Зиверта. Это мощность аппарата при получении рентгеновского снимка желудка.
0,2 Зиверта. Это безопасный уровень излучения, допустимого при работе с радиоактивными материалами.
0,1 – при данном радиационном фоне добывается уран.
0,05 Зиверта. Норма фонового облучения медицинской аппаратурой.
0,005 Зиверта. Допустимый уровень радиации возле АЭС. Также это годовая норма облучения для гражданского населения.

Последствия радиационного облучения

Опасное влияние радиации на организм человека обуславливается воздействием свободных радикалов. Они образуются на химическом уровне из-за воздействия облучения и поражают в первую очередь быстро делящиеся клетки. Соответственно в большей мере от радиации страдают органы кроветворения и половая система.

Но на этом радиационные эффекты облучения человека не ограничиваются. В случае с нежными тканями слизистых и нервных клеток, происходит их разрушение. Из-за этого могут развиваться разнообразные нарушения психической деятельности.

Часто из-за действия радиации на организм человека страдает зрение. При большой дозе радиации может наступить слепота вследствие лучевой катаракты.

Другие ткани тела претерпевают качественные изменения, что не менее опасно. Именно из-за этого многократно увеличивается риск онкологических заболеваний. Во-первых, меняется структура тканей. А во-вторых, свободные радикалы повреждают молекулу ДНК. Благодаря этому развиваются мутации клеток, что и приводит к раку и опухолям в различных органах тела.

Самое опасное, что данные изменения могут сохраняться и у потомков, из-за повреждения генетического материала половых клеток. С другой стороны, возможно и обратно воздействие радиации на человека – бесплодие. Также во всех без исключения случаях, радиационное облучение приводит к быстрому износу клеток, что ускоряет старение организма.

Мутации

Сюжет многих фантастических историй начинается с того, как радиация приводит к мутации человека или животного. Обычно мутагенный фактор дает главному герою разнообразные сверхспособности. В реальности радиация влияет немного иначе – в первую очередь генетические последствия радиации сказываются на будущих поколениях.

Из-за нарушений в цепочке молекулы ДНК, вызванных свободными радикалами, у плода могут развиваться различные отклонения, связанные с проблемами внутренних органов, внешними уродствами или нарушениями психики. При этом данное нарушение может распространяться и на будущие поколения.

Молекула ДНК участвует не только в размножении человека. Каждая клетка тела делится согласно программе, заложенной в генах. Если данная информация повреждается, клетки начинают делиться неправильно. Это приводит к образованию опухолей. Обычно оно сдерживается за счет иммунной системы, которая пытается ограничить поврежденный участок тканей, а в идеале и избавиться от него. Но из-за иммунодепрессии, вызванной радиацией, мутации могут распространяться бесконтрольно. Из-за этого опухоли начинают пускать метастазы, превращаясь в рак, или разрастаются и давят на внутренние органы, например мозг.

Лейкоз и другие виды рака

Из-за того, что влияние радиации на здоровье человека в первую очередь распространяется на кроветворные органы и кровеносную систему, наиболее частым следствием лучевой болезни является лейкоз. Его еще называют «раком крови». Его проявления затрагивают весь организм:

Человек теряет в весе, при этом отсутствует аппетит. Его постоянно сопровождает слабость в мышцах и хроническая усталость.
Появляются боли в суставах, они начинают сильнее реагировать на окружающие условия.
Воспаляются лимфатические узлы.
Увеличиваются печень и селезенка.
Затрудняется дыхание.
На коже обнаруживаются пурпурные высыпания. Человек часто и обильно потеет, могут открываться кровотечения.
Проявляется иммунодефицит. Инфекции свободно проникают в тело, из-за чего часто поднимается температура.

До событий в Хиросиме и Нагасаки, врачи не считали лейкоз болезнью от радиации. Но 109 тысяч обследованных японцев подтвердили связь радиации и онкологических заболеваний. Также выяснилась вероятность поражения тех или иных органов. На первом месте оказался лейкоз.

Затем радиационные эффекты облучения людей чаще всего приводят к:

Рак молочной железы. Поражается каждая сотая женщина, пережившая сильное радиационное облучение.
Рак щитовидной железы. Им также страдает 1% облученных.
Рак легких. Эта разновидность сильнее всего проявляет себя у облучаемых шахтеров урановых рудников.

К счастью, современная медицина вполне может справиться с онкологическими заболеваниями на ранних стадиях, если влияние радиации на здоровье человека было кратковременным и достаточно слабым.

Что влияет на последствия облучения

Влияние радиации на живые организмы сильно различается от мощности и типа излучения: альфа, бета или Гамма. В зависимости от этого одна и та же доза радиации может оказаться практически безопасной или привести к скоропостижной смерти.

Также важно понимать, что воздействие радиации на организм человека редко бывает одновременным. Получить дозу в 0.5 Зиверта за один раз – это опасно, а 5-6 – смертельно. Но сделав несколько рентгеновских снимков по 0,3 Зиверта в течение определенного времени, человек дает возможность организму очиститься. Поэтому негативные последствия радиационного облучения просто не проявляются, так как при суммарной дозе в несколько Зиверт, единовременно на тело будет действовать лишь малая часть облучения.

Кроме того, различные последствия действия радиации на человека сильно зависят от индивидуальных особенностей организма. Здоровое тело дольше сопротивляется разрушительному действию облучения. Но лучше всего для обеспечения безопасности радиации для человека, как можно меньше контактировать с излучением для минимизации ущерба.

Здесь не слышно выстрелов, взрывов, движения военной техники. Невидимая опасность поджидает человека, животных за каждым кустом. Среди полян, наполненных цветами, ягодами, грибами. Имя явления — радиация. Таинственные лучи, идущие от радиоактивных элементов во время распада, не разрешают использовать страшную зону с радиоактивным заражением для жизни людей. Быстро и незаметно они могут разрушить организм, ухудшить здоровье.

Что такое радиация

Открытие радиоактивности связано с работами лауреата Нобелевской премии по физике немецкого учёного Вильгельма Рентгена , французского физика Беккереля . Исследователи изучали строение атома, процессы, происходящие внутри химических элементов. Термин радиоактивность, обозначающий превращение ядер в иные ядра, сопровождающийся излучением, введён Марией Кюри . При распаде определённых элементов, называемых радионуклидами , появляются разные частицы, отличающиеся запасом энергии. Поток таких частиц назвали радиацией.

Человек каждый день сталкивается с действием радиоактивного излучения, образующегося в природных условиях из элементов, входящих в структуру земли. Вода, воздух, почва содержат около 60 видов веществ, создающих естественный фон ионизирующего излучения. Например, радон, образующийся в почве, в глубоких артезианских скважинах, горных породах. Он считается важным источником вредного излучения. Лучи из космоса, создающие на больших высотах опасный уровень радиации. Максимальный процент радиации поступает из источников, созданных человеком. Это диагностика современным медицинским оборудованием, системы получения ядерной энергии, испытание разрушительного оружия. С точки зрения появления случаев воздействия вредным излучением существуют следующие варианты:

Запланированное, строго регламентированное воздействие во время диагностики заболеваний на медицинском оборудовании.
Воздействие известных источников радиации естественного происхождения. Например, в жилье, у рабочих мест за счёт использования конкретных строительных материалов, специальных приборов, фонового излучения окружающей среды. Всегда предусматриваются специальные меры контроля, защиты.
Воздействие в случае чрезвычайных происшествий при ядерных катастрофах, зло направленных действий, являющихся причиной радиоактивного заражения местности. Благодаря таким событиям и появился на нашей планете предупреждающий знак: опасная зона, радиация .

Страшное явление современности создается за счёт осаждения радиоактивных химических элементов из ядерного гриба, появляющегося в результате необдуманной деятельности, ошибок человека. Большая площадь на протяжении многих лет становится опасной зоной радиоактивного заражения местности. Формирование состава радиоактивного загрязнения происходит за счёт наличия альфа, бета, гамма-лучей. Опасное облако разносится ветром на большие расстояния. В первое время (20 часов после взрыва), из него выпадает основная масса радиоактивных соединений. Степень заражения, масштабы зависят от погоды, ландшафта, силы взрыва. Принято выделять зоны радиоактивного загрязнения по величине возникшей радиации. Умеренного (обозначается синим цветом), сильного (зелёный цвет), опасного (красный цвет), чрезвычайно сильного радиоактивного загрязнения , обозначаемого зловещим чёрным цветом . Характеристику зон радиоактивного заражения определяет количественное значение уровня радиации. В первой зоне радиоактивного заряжения он после взрыва составляет 8 Р/ час . Через 10 часов уровень снижается до 0.5 Р/ час . Значения радиации второй зоны возрастают в 10 раз . В третьей зоне сразу после взрыва фиксируется радиация 240 Р/ час . В четвёртой зоне величина радиоактивного загрязнения среды становится равной 4000 Р/ час .

В заражённой зоне появляются следующие радиоактивные элементы:

Йод-131 . Излучает бета, гамма-лучи, наиболее опасные для живых существ. Период полураспада составляет 8 суток. Вызывает гибель, мутацию клеток. Основная концентрация происходит в щитовидной железе.
Стронций-90 . Период полураспада длится 29 лет. Опасность представляет для костных тканей. Попадает в окружающую среду во время аварий на АЭС, ядерных взрывах современного оружия.
Цезий-137 . Элемент с периодом полураспада 30 лет считается главным компонентом радиоактивного заражения окружающей среды.

Кобальт (период полураспада около 6 лет), америций-241, живущий 433 года, заполняют радиоактивную зону, существующую рядом с человеком. Свойством радиоактивных элементов является создание энергетических лучей, проникающих на разную глубину. Они оказывают на живые клетки разное действие. Альфа излучение задерживается простым листом бумаги, не проникая через кожу человека. Вред оно принесёт только когда радиоактивные вещества, их излучающие, попадут внутрь организма. Это происходит через открытые раны, с пищей, водой, воздухом. Бета излучение характеризуется большей проникающей способностью. В зависимости от энергетических запасов, оно проходит на глубину около 10 см. Самое страшное гамма-излучение, распространяющееся со скоростью света, могут задержать только мощные бетонные стены и свинец.

Тяжёлыми катастрофами, приведшими к сильному радиоактивному загрязнению среды, считаются авария на Чернобыльской АЭС, японской станции Фукусима, испытания ядерного оружия в городах Японии. Полигон под Семипалатинском, утечка радиоактивных отходов в Челябинской области, секретные полигоны Америки, Кореи. Некоторыё аварии стали достоянием гласности спустя многие годы. Думается, что секретные области с опасностью радиоактивного загрязнения есть и сейчас. Запрещающие знаки, определяющие смертельную зону, ставились везде. Не всегда они решали вопросы безопасности местного населения.

Последствие радиоактивного загрязнения сказывается на здоровье человека в самых тяжелых вариантах последствий. Ожог кожи, лучевое облучение, разрушения костей, изменение состава крови возникает при превышении радиации допустимого уровня. При этом низкие дозы, полученные от радиоактивных элементов, увеличивают риск возникновения разных заболеваний, например, рака. Полученную организмом дозу, принято классифицировать по физической величине измерения, называемой Зиверт. Это эффективная единица измерения, позволяющая оценить силу ионизирующего излучения с точки зрения объёма нанесённого вреда. Абсолютное значение зиверта является большим. На практике используются миллизиверт(мЗв) , микрозиверт (мкЗв ).

Физический смысл действия радиации состоит в реализации следующих явлений:

Электрического взаимодействия с тканями . За очень короткий срок прохождения излучения через органы, ткани человека оно провоцирует ионизацию атомов, разрушая живые клетки.
Физико-химические реакции . Ионизированный атом, появившийся свободный электрон не могут долго находиться в новом состоянии. Их участие в цепи химических реакций, приводит к образованию новых молекул соединений вредных для организма, например «свободных радикалов».
Химические процессы . Появившиеся «свободные радикалы» мешают нормальному функционированию живых клеток, модифицируя их. Процессы происходят в течение миллионных долей секунды.
Биологические изменения . Они появляются сразу или через годы, постепенно нарушая важные процессы в любом органе человека.

Международными требованиями по защите от радиации в 1990 году, а также нормативными документами НРБ-96 (1996 г.) оговорены следующие значения доз:

Значения радиации 1.5 Зв (150 бэр), полученной на протяжении года или при кратковременном облучении дозой 0,5 Зв (50 бэр) могут создать вредные эффекты.
Лучевая болезнь развивается после поглощения дозы в 1-2 Зв (100-200 бэр). Получив свыше 6 Зв, состояние человека характеризуют смертельной четвёртой степенью заболевания.
Естественное радиоактивное излучение имеет величину, соответствующую 0,05 до 0,2 мкЗв/ч, т.е. от 0,44 до 1,75 мЗв за год. Во время медицинской диагностики человек получает 1,4 мЗв за год.

Элемент, открытый в первых рядах радиоактивных веществ, супругами Кюри, назван радий, что означает «испускающий, излучающий лучи».
Курильщик за год получает дозу радиации, полученную от 250 снимков на рентгеновском аппарате.
Самым радиоактивным продуктом считаются бразильские орехи. Корни деревьев доходят до глубоких слоёв земли, содержащих радиоактивный калий. Для людей доза опасности не представляет.
В заражённой зоне Чернобыля появился особый вид живых организмов, развивающихся в атмосфере радиации.
Неизвестное действие радиации на здоровье человека еще в начале XX века родило моду на изготовления многочисленных предметов, содержащих радиоактивные элементы. Косметика, сигареты, вода, продукты питания, посуда, циферблаты часов содержали опасные вещества. Радий добавлялся даже в зубную пасту, мыло.

Удивительные открытия физиков реализовались в проектах, технологиях, которые не всегда безопасны. Весь мир должен внимательно следить за их ходом.

Из-за того, что человеческий организм не чувствует воздействия радиации, о ее существовании долго ничего не было известно. Случайное открытие Беккереля в конце 19 века, обнаружившего засвеченную от куска урана фотопленку, положило начало ее изучению. Мария Склодовская и Пьер Кюри занялись исследованием способности некоторых веществ испускать икс-лучи. Тогда же появился термин - радиоактивные вещества.

Мария Склодовская-Кюри умерла в 1934 году, став первой жертвой лучевой болезни. Ученый все время носила с собой пробирку с радием, хранила ее в рабочем столе, подвергаясь при этом постоянному облучению. Личные книги и рабочие журналы Марии даже сейчас хранятся в специальных ящиках, покрытых листами свинца, потому что излучают радиацию.

В это же время Рентген обнаружил катодные лучи, испускаемые электронно-лучевой трубкой. Катодное излучение относится к радиоактивному, но имеет искусственное происхождение. В начале 20 века был создан прибор измерения радиоактивного гамма-излучения - счетчик Гейгера.

Так началась эра изучения радиации и влияния радиации на организм человека.

Что такое радиация?

Атомы, имеющие нестабильное состояние (естественное или искусственное), время от времени теряют часть электронов, протонов или нейтронов.

Например, из атома урана-238, обладающего естественной радиоактивностью, время от времени отрывается альфа-частица, состоящая из двух протона и двух нейтронов. Образующийся при этом атом тория-234 также является нестабильным, и от него отрывается «лишний» электрон (бета-частица). Кроме частиц при распаде атомов может происходить выброс энергии в виде гамма-излучения (к примеру, рентгеновское излучение является вариацией гамма-излучения).

Подведем итог. Известны следующие типы радиоактивного ионизирующего излучения:

альфа-излучение (поток альфа-частиц);
бета-излучение (поток бета-частиц);
гамма-излучение (просто поток энергии).

Поток альфа-лучей способен остановить лист бумаги. Бета-излучение проникает в тело на несколько миллиметров. Наибольшей пробивной силой обладают гамма-лучи: преградой для них станет толстая бетонная или свинцовая плита.

Наружный слой кожи (эпидермис) способен защитить человека от альфа-излучения. Поэтому метод лечения с использованием радоновых ванн (с водой обогащенной радиоактивным радоном-222) относительно безопасен. По той же причине вы можете без вреда для здоровья подержать в руке кусок урановой руды или даже чистый металлический уран. Однако при попадании альфа-частиц в организм с пылью, водой или едой, они беспощадно расстреливают клетки в упор.

Единицы измерения радиации

Далее в статье будут упоминаться разные единицы измерения излучения. Поэтому прежде чем рассмотреть влияние ионизирующей радиации на живые организмы кратко поясним, в каких величинах измеряется радиоактивное излучение.

Для измерения радиации используются единицы, характеризующие разные физические процессы при распаде частиц.

Сила гамма-излучения измеряется по его способности ионизировать вещество. Для этого служит величина Рентген (P), которая определяет так называемую экспозиционную дозу .
Но недостаточно знать количество переданного излучения. Чтобы оценить вред для организма от радиации, введено понятие поглощенной дозы . Поглощенная доза измеряется в Греях (Гр).
При действии на живые организмы излучение в зависимости от типа оказывает неодинаковое влияние. Например, альфа-излучение в 20 раз более губительно, чем гамма (т.е. 1 Гр альфа-излучения в 20 раз опасней, чем 1 Гр гамма-излучения). Кроме этого разные ткани и органы человека по-разному реагируют на облучение: к примеру, риск получить рак щитовидной железы от радиации меньше чем рак крови. Для оценки биологического воздействия (радиационной опасности) используется расчетная величина - эквивалентная доза . Эквивалентная доза измеряется в Зивертах (Зв). В практике применяется единица микроЗиверт в час (мкЗв/час).

Естественная радиация

Излучение, воздействию которого подвергаются живые организмы на Земле, подразделяется на естественное и техногенное. Радиоактивное излучение естественного происхождения состоит из следующих составляющих:

космическое;
земного происхождения.

Естественное облучение человека зависит от места проживания и изменяется в пределах от 0,08 до 0,3 мкЗв/час. Основную долю в эквивалентную дозу облучения вносит радон, попадающий в организм с водой и воздухом.

Радон содержится также в стройматериалах, из которого возведен ваш дом. Он прямо сейчас воздействует на вас, излучаясь из стен. Не пугайтесь — это влияние ничтожно, тем более стены в квартире скорее всего окрашены или оклеены обоями. Также простым способом борьбы с радоновым альфа-излучением является регулярное проветривание помещения.

Космическое излучение , поступающее на Землю от Солнца, частично задерживается магнитным полем и атмосферным слоем нашей планеты:

На уровне моря оно в 100 раз меньше, чем там, где заканчивается атмосфера.
Жители горной местности получают дозу немного выше, чем население равнин.
Люди, летающие самолетами, облучаются космическими лучами больше, чем поклонники железнодорожного транспорта.
Воздействие радиации в приполярных областях выше, чем в экваториальных, что обусловлено геометрией магнитного поля Земли.

Излучение земной коры зависит от присутствия в ней естественных радионуклидов, которые находятся в породах вулканического происхождения: пески, гранит, базальт. На Земле встречается немало мест с повышенной естественным фоном. Они разбросаны по территории Англии, Франция, скандинавских стран, Индии, Бразилия.

Пески известного курорта Бразилии Гуарапари имеют самый высокий фон земного происхождения, составляющий около 175 мЗв/год. Тем не менее даже при таком уровне радиации какие-либо радиобиологические эффекты маловероятны.

Изменения в живых организмах, вызываемые радиацией

Рассмотрим, чем опасна радиация для человека. Радиоактивное излучение не зря называют ионизирующим. Оно обладает большой энергией, и, проникая в организм, воздействует на молекулы и атомы, из которых состоит человек — ионизируя вещество, то есть отрывая электроны от атомов, образуя ионы. В первую очередь происходит ионизация молекул воды. В итоге образуются свободные радикалы (те самые атомы с недостающими электронами), имеющие высокую химическую активность. Они пытаются восполнить нехватку электрона у соседних молекул, запуская сложную цепную химическую реакцию.

В результате образования новых соединений нарушается работа «родных» клеток и их гибель. Одним из этих новых соединений, возникающих в результате ионизации, является перекись водорода, обладающая сильным окислительным действием.

К счастью, в человеческом организме постоянно проходит обновление, замена поврежденных молекул. Если их число мало, то негативные воздействия обратимы. Но при значительной дозе и, соответственно, большом количестве поврежденных молекул, организм не справляется с нагрузкой.

Проникающая радиация может вызвать у людей не только поражение клеток внутренних органов, но и молекул ДНК . Это приводит к генетическим мутациям в последующих поколениях, если организм не справился с повреждениями. Человек после воздействия радиации восстанавливаются медленнее, когда иммунная система ослаблена и не справляется с нагрузкой.

В 1972 году был открыт эффект Петко : оказалось, что малые дозы излучения при длительном воздействии намного разрушительнее для мембран клеток, чем суммарная большая доза, выданная единовременной короткой вспышкой.

В 20-х годах радий добавляли для окраски стрелок и цифр часов. При взаимодействии радия с краской, последняя начинала светиться (эффект радиолюминесценции). Оттуда пошел миф о том, что радиоактивные вещества светятся.

Итак, какие же дозы являются опасными для человека , как радиация влияет на человека?

При получении однократной дозы в 1 Зв начинается первая стадия лучевой болезни, которая полностью излечивается.
При дозе 4-5 Зв умирает половина облученных.
Излучение в 10 Зв наносит непоправимый вред здоровью и приводит к смерти в течение одной-двух недель. Это произошло с ликвидаторами ЧАЭС, получивших в первые часы после взрыва смертельную дозу.

Радиация убивает в высоких однократных дозах более 5 Зв. При меньших дозах наступает излечение, но негативное влияние облучения на здоровье сохраняется долгие годы. Страшное воздействие оказывает радиация при взрыве атомной бомбы, авариях на АЭС, сопровождающихся выбросом радиоактивного вещества. Пагубное воздействие от проживания вблизи АЭС или урановых рудников недостаточно изучено, потому что оно может проявиться через несколько поколений.

Статьи по теме