29 просмотров

Радиационные и ядерные опасности для здоровья

Типы излучения

Это тематическое исследование является частью коллекции страниц, подготовленных студентами вводного курса «Геология и здоровье человека» 2012 года на факультете наук о Земле Университета штата Монтана. Узнайте больше об этом проекте.

Когда мы думаем о радиации, мы можем сразу думать только об опасных и вредных вещах. В действительности слово «излучение» относится к любой передаче энергии через пространство от источника. Некоторые примеры излучения включают солнечный свет, радиоволны, рентгеновские лучи, тепло, альфа-, бета-, гамма-ионизирующее излучение и инфракрасное излучение, и это лишь некоторые из них. Не все эти виды излучения вредны, на самом деле, в умеренных количествах большая часть излучений не представляет опасности для здоровья.Однако некоторые виды радиации могут быть опасны даже в малых дозах.

Итак, что такое радиация?

Излучение — довольно общий термин, который можно использовать для описания переноса энергии в пространстве от источника. Существует много видов излучения. Когда мы будем говорить о радиации как об опасности для человека через остальную часть этого сайта, мы в первую очередь будем говорить о «Ионизирующее излучение'. Ионизирующее излучение возникает в результате ядерных реакций и может быть очень вредным для здоровья человека. Ядерные реакции могут быть естественными или искусственными. Существует три основных типа излучения. К ним относятся альфа-, бета- и гамма-излучения. Каждый источник излучения уникален по типу испускаемого им излучения и его опасности для человека.

Статья в тему:  Как сохраняется энергия при делении ядер

Альфа-распад:

[творческое достояние]

альфа-частица

Происхождение: Джоселин Киршенбаум, Королевский университет Шарлотты
Повторное использование: Этот элемент предлагается в соответствии с лицензией Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/3.0/ Вы можете повторно использовать этот элемент в некоммерческих целях, если вы указываете авторство и предлагаете любые производные работы под аналогичной лицензией.

Альфа-частица состоит из двух протонов и двух нейтронов, поэтому она имеет положительный заряд. Альфа-частица представляет собой ядро ​​гелия. Цифра «2» в левом нижнем углу He относится к количеству протонов. «4» представляет собой объединенное количество протонов и нейтронов. Когда атом «распадается», он может испускать протоны, нейтроны или электроны. Количество и тип испускаемых им частиц определяет тип испускаемого излучения. При альфа-распаде испускается ядро ​​гелия (два протона и два нейтрона). Это самый низкоэнергетический вид излучения, но от этого не менее опасный для здоровья человека. Вот пример процесса альфа-распада. Здесь уран распадается на торий. Количество протонов в уране (92) уменьшается до 90, образуя новый элемент — торий.Однако два протона не просто исчезают, испускаемые протоны и есть то, из чего состоит альфа-излучение.

альфа-распад

Alpha Decay — изображение предоставлено http://www.lbl.gov/abc/wallchart/chapters/03/1.html.

Бета-распад:

Бета-распад — это испускание позитрона или электрона из атома, позволяющее атому получить оптимальное (более стабильное) количество протонов и нейтронов. Когда в атоме слишком много протонов или нейтронов, так что он нестабилен, он может превратить нейтрон в протон или протон в нейтрон. Существует два типа бета-распада: (-) бета-распад, при котором нейтрон распадается на протон, и (+) бета-распад, при котором протон распадается на нейтрон. Частицы, испускаемые для этих реакций (электроны, позитроны), являются причиной излучения.

Статья в тему:  Атомная будет под какой промышленностью

Изображение бета-распада: http://www.nucellcanada.ca/store/media/cell-phone-radiation-spectru.gif

Гамма-излучение:

Гамма-лучи представляют собой электромагнитное излучение, в отличие от альфа- и бета-излучения, которые имеют форму частиц. (электроны, позитроны, нейтроны, протоны). Гамма-излучение является излучением с самой высокой энергией из трех типов. Гамма-лучи испускаются радиоактивными элементами, но отличаются от альфа- и бета-распада тем, что не изменяют количество протонов или нейтронов в ядре, а вместо этого вызывают переход ядра из более высокого энергетического состояния в более низкое.

Откуда берется радиация?

Я рад, что вы спросили, радиация может исходить из многих источников. Некоторые из этих источников являются искусственными, а некоторые естественными. Давайте рассмотрим некоторые из этих источников.

Источники излучения

Изображение источников излучения: http://www.umich.edu/~radinfo/introduction/popdose.htm

Изображение выше дает разбивку многих источников, которые могут подвергать людей воздействию радиации. Четыре основные группы, от которых люди получают дозы радиации, включают радон, источники внутри человеческого тела, камни и почву, а также солнце. Это все природные источники.Другие источники излучения включают медицинские диагностические приборы, ядерную медицину и потребительские товары.

Остановимся на каждом источнике немного подробнее.

Природные источники

Источник первый: Радон

Радон — химический элемент. Его атомный номер 86. Он находится в столбце благородных газов в периодической таблице, что означает, что он инертен и не вступает в реакцию. Однако радий радиоактивен. Радон возникает как промежуточный продукт распада урана или тория при их распаде до свинца. Период полураспада радона составляет около 3,8 суток. Это означает, что для распада половины доступного радона требуется около 3,8 дней. Через 3,8 дня после этого останется 1/4, еще один период полураспада и 1/8 останется и так далее. Радон испускает альфа-частицы и поэтому является ионизирующим излучением, опасным для здоровья человека.

Статья в тему:  Ученые-экологи глобального потепления почему

Радон

Радон http://www.neradonsolutions.com/site/Welcome.html

Источник второй: Внутри человеческого тела

Некоторые элементы, входящие в состав человеческого тела, содержат радиоактивные изотопы, которые могут увеличить количество радиации, которой вы подвергаетесь, разлагаясь внутри вашего тела. Углерод и калий являются двумя из этих элементов. C14 имеет период полураспада более 5000 лет, а период полураспада калия составляет около 1,25 миллиарда лет. На калий приходится большая часть излучения внутри вашего тела. В природе существует три изотопа калия. К39, К40 и К41. K40 распадается до Ar40 путем захвата электронов или испускания позитронов (бета-распад).

Вы можете подумать — калий. мы получаем это от бананов, значит ли это, что бананы радиоактивны? Ответ положительный. Как и все органические материалы, бананы содержат некоторые радиоактивные изотопы калия. На самом деле, чтобы придумать единицу, которую можно было бы легко использовать для понимания серьезности дозы облучения, была введена «банановая эквивалентная доза». Теперь важно признать, что употребление одного банана. или даже 2, 3 или 7, если уж на то пошло, вас не убьют, однако, как и все органические материалы, бананы содержат некоторые радиоактивные изотопы.На каждый грамм калия распадается около 31 атома в секунду. Каждый банан содержит около 0,5 грамма калия, поэтому доза облучения при употреблении одного банана составляет около 15 бк.

Источник третий: Скалы и почвы.

Мы уже обсуждали, что радон, плотный радиоактивный газ, естественным образом встречается в почвах. Это связано с тем, что уран и торий (другие радиоактивные элементы) также естественным образом встречаются в почвах. В некоторых частях мира, естественно, концентрация этих элементов в почве выше, чем в других. Важно помнить, что это не от какого-либо человеческого загрязнения. Подобно кислороду, азоту, углероду или водороду, уран и торий — это элементы, которые присутствовали в небулярном облаке, которое в конечном итоге сформировало Солнечную систему и нашу Землю. Они присутствовали в следовых количествах по сравнению с другими элементами, но тем не менее присутствовали. Ниже представлена ​​карта концентрации урана в почвах США.

Статья в тему:  Как часто проводится конкурс мисс вселенная

Уран в почвах http://www.neradonsolutions.com/site/Welcome_files/Radon%20on%20Periodic%20Table.png

Источник четвертый: Солнце

Мы уже знаем, что солнце излучает видимый свет. Эта часть проста, потому что наши глаза приспособлены видеть свет, попадающий в видимый спектр. Возможно, вы также замечали, что даже в холодный день, если вы стоите на солнце, вам становится теплее. Это потому, что ваша кожа поглощает солнечное излучение, которое проходит через воздух. Это связано с тем, что в дополнение к видимому свету солнце также излучает излучение во всех областях электромагнитного спектра от радиоволн до гамма-лучей. Верхняя часть этого спектра (от рентгеновского до гамма) опасна для здоровья человека. (Вот почему вы можете получить солнечный ожог, ультрафиолетовое излучение является формой ионизирующего излучения и может обжечь вашу кожу!). Большая часть вредного излучения, посылаемого Солнцем, отражается обратно в космос нашей защитной атмосферой, но часть этого излучения проникает внутрь и составляет большое количество радиации, которую вы испытываете каждый день.

Уран

Солнце глазами Трейса http://www.neradonsolutions.com/site/Welcome_files/Radon%20on%20Periodic%20Table.png

Источники, созданные человеком

Источник пятый: Медицинские диагностические инструменты и процедуры

Диагностическое излучение это термин, используемый для описания неинвазивных процедур, используемых для диагностики заболеваний, которые основаны на облучении для получения изображений внутренних структур. Некоторые из процедур, в которых используется диагностическое излучение, включают компьютерную томографию, МРТ, маммографию, рентгенографию и ультразвук.

Хотя радиация, связанная с этим сканированием, может вызвать рак, важно взвесить преимущества и риски, чтобы принять обоснованное решение. Когда риск рака невелик по сравнению с потенциально диагностируемым заболеванием, процедура стоит того, чтобы рискнуть.

Статья в тему:  Веб-сайт, показывающий последствия ядерной бомбы

Некоторые методы лечения заболеваний также используют облучение.

Лечение рака с помощью определенных видов излучения может быть высокоэффективным. Радиация может быть нацелена на то, чтобы в основном воздействовать на раковые клетки, в то же время доставляя лишь небольшую дозу радиации к другим тканям, через которые излучение должно пройти, чтобы достичь раковой ткани.

Источник шестой: потребительские товары.

Антиквариат, строительные материалы, детекторы дыма, удобрения, табачные изделия и многие другие продукты, которые мы используем и с которыми сталкиваемся каждый день, могут содержать небольшое количество радиоактивных материалов. Это не объясняет большую дозу облучения по сравнению с другими источниками, о которых мы говорили, но достаточно значительную, чтобы ее упомянуть.

Транспорт. Хороший, плохой, злой. Как радиация проникает в ваше тело

Функции живой ткани выполняют молекулы, то есть сочетания атомов разного типа, объединенных химические связи. Надлежащее функционирование этих молекул зависит от их сочинение а также их структура. Изменение химических связей может изменить состав или структуру. Для этого достаточно мощного ионизирующего излучения. Существует несколько способов физического взаимодействия радиации с вашим телом.

#1: Вдыхание радона

Когда сам радон распадается, он производит новые радиоактивные элементы, называемые дочерними элементами радона или продуктами распада. В отличие от самого газообразного радона, дочерние продукты радона представляют собой твердые вещества и прилипают к поверхностям, например к частицам пыли в воздухе. При вдыхании такой загрязненной пыли эти частицы могут прилипать к дыхательным путям легких и повышать риск развития рака легких.

Статья в тему:  Что значит стать ядерным

#2: Прямое действие

Имейте в виду, что ионизирующее излучение испускает маленькие частицы, которые могут проходить прямо через ваше тело и иногда сталкиваться с одной из частиц вокруг атома в вашем теле. Ионизирующее излучение по определению «ионизирует», то есть выталкивает электрон с его орбиты вокруг атомного ядра, вызывая образование электрических зарядов на атомах или молекулах. Если этот электрон исходит от самой ДНК или от соседней молекулы и непосредственно сталкивается с молекулой ДНК и разрушает ее, то эффект называется прямое действие.

№ 3: Косвенное действие

В настоящее время считается, что большая часть вреда от радиации происходит от непрямого действия. То есть вместо того, чтобы нанизывать саму вашу ДНК, частица ударяется о молекулу воды и ионизирует ее, производя то, что известно как свободный радикал. Свободный радикал очень сильно реагирует с другими молекулами, стремясь восстановить стабильную конфигурацию электронов. Это, в свою очередь, может повредить ДНК и привести к мутациям и гибели клеток. Мутации в клеточной ДНК и репродуктивных механизмах могут в конечном итоге привести к раку.

Биодоступность

Радиоактивность или мощность радиоактивного источника измеряется в беккерелях (Бк).

1 Бк = 1 случай радиационного выброса в секунду.

Радиация окружает нас повсюду, и она исходит из стольких источников, что избежать ее невозможно. Мы можем определить, насколько конкретный радиоактивный источник подвергает нас облучению, исследуя его «поглощенную дозу». Поглощенная доза описывает количество излучения, поглощенного объектом или человеком (то есть количество энергии, которое радиоактивные источники выделяют в материалах, через которые они проходят).Единицами поглощенной дозы являются поглощенная доза излучения (рад) и грей (Гр). 1 Гр = 100 рад. Равные дозы всех видов ионизирующего излучения не одинаково вредны. Альфа-частицы наносят больший вред, чем бета-частицы, гамма-лучи и рентгеновские лучи при данной поглощенной дозе. Чтобы учесть эту разницу, доза облучения выражается как эквивалентная доза в единицах зивертов (Зв). Доза в Зв равна «поглощенной дозе», умноженной на «весовой коэффициент излучения» (Wр — см. Таблицу 2 ниже). До 1990 года этот весовой коэффициент назывался фактором качества (QF).

Статья в тему:  Каков ядерный потенциал россии
Таблица 2
Рекомендуемые весовые коэффициенты излучения
Тип и энергетический диапазонВесовой коэффициент излучения, WR
Гамма-лучи и рентгеновские лучи1
Бета-частицы1
Нейтроны, энергия
< 10 кэВ
> 10 кэВ до 100 кэВ
> 100 кэВ до 2 МэВ
> 2 МэВ до 20 МэВ
> 20 МэВ
5
10
20
10
5
Альфа-частицы20

Один зиверт — большая доза. Рекомендуемая ПДК – среднегодовая доза 0,05 Зв (50 мЗв).

Последствия воздействия больших доз радиации за один раз (острое облучение) зависят от дозы. Вот некоторые примеры:

10 Зв — Риск смерти в течение нескольких дней или недель

1 Зв — Риск рака в более позднем возрасте (5 из 100)

100 мЗв — Риск рака в более позднем возрасте (5 из 1000)

50 мЗв — ПДК годовой дозы радиационных работников за любой год

20 мЗв — ПДК для среднегодовой дозы, усредненной за пять лет

Воздействие на здоровье человека

Радиация является мутагеном, который в конечном итоге может привести к раку. Радиация может либо убивать клетки, либо повреждать ДНК внутри них, что снижает их способность к размножению и в конечном итоге может привести к раку. Когда присутствует радиация, частицы высокой энергии проходят через ваше тело. Они могут столкнуться с атомами в вашем теле и нарушить атомную структуру. Атомы составляют вашу ДНК, поэтому со временем ваша ДНК может быть повреждена. Часто повреждаются механизмы репликации клеток, поэтому происходит неконтролируемое деление клеток, что и является определением рака.

Статья в тему:  Что будет с районом Чикаго из-за глобального потепления

Предотвращение или смягчение последствий

Единственное, что можно сделать для защиты от радиации, — это уменьшить воздействие радона. Радон проникает в дома через подвальные помещения, открытые подземным грунтам. Если дом плотно закрыт, это может привести к накоплению радона. Вентиляция в домах важна при обнаружении радона. Детекторы радона можно приобрести, чтобы определить, является ли радон проблемой в вашем доме.

Воздействие солнечной радиации можно уменьшить, просто нанося солнцезащитный крем даже в пасмурные дни. УФ-излучение может проникать сквозь облака, и его воздействие становится еще хуже, если вы проводите время рядом с отражающими поверхностями, такими как снег или песок. Они могут отражать УФ-излучение, что увеличивает количество получаемого вами.

Полеты часто также увеличивают количество солнечного излучения, которому вы подвергаетесь, и значительно увеличивают дозу фонового излучения. По возможности избегайте полетов. Полный список вещей, которые увеличивают ваше радиационное облучение, см. по ссылке, чтобы рассчитать годовую дозу облучения.

Ссылки по теме

Вы можете рассчитать свою дозу облучения в год ЗДЕСЬ

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
0
Оставьте комментарий! Напишите, что думаете по поводу статьи.x