Влияние ионизирующего излучения на организм человека

Просмотрено: 42791

Атомная энергия достаточно активно используется с мирными целями, например, в работе рентгеновского аппарата, ускорительной установки, что позволило распространять ионизирующие излучения в народном хозяйстве. Учитывая то, что человек ежедневно подвергается его воздействию, необходимо узнать, какими могу быт последствия опасного контакта и как обезопасить себя.

Что такое ионизирующее излучение?

Освобождение вредного ионизирующего излучения получается после химического распада радиоактивных элементов. Самыми распространенными являются гамма- , бета- и альфа -лучи. Попадая в организм, излучение разрушительно воздействует на человека. Все биохимические процессы нарушаются, находясь под влиянием ионизации.

Виды излучения:

1. Лучи типа альфа обладают повышенной ионизацией, но мизерной проникающей способностью. Альфа-излучение попадает на кожу человека, внедряясь на расстояние менее одного миллиметра. Представляет собой пучок из высвобожденных ядер гелия.
2. В бета-лучах движутся электроны или позитроны, в воздушном потоке они способны преодолеть расстояние до нескольких метров. Если вблизи источника появится человек, бета-излучение проникнет глубже, чем альфа- , но ионизирующие способности у данного вида намного меньше.
3. Одно из самых высокочастотных электромагнитных излучений является разновидность гамма- , которое обладает повышенной способностью проникновения, но очень маленьким ионизирующим действием.
4. Рентгеновское излучение характеризуется короткими электромагнитными волнами, которые возникают при контакте бета-лучей с веществом.
5. Нейтронное – высокопроникающие пучки лучей, состоящие из незаряженных частиц.

Особенности регистрации излучений

Характеристика ионизирующих излучений показывает, что они невидимые, у них нет запаха и цвета, поэтому их сложно заметить.

Для этого существуют методы регистрации ионизирующих излучений. Что касается способов обнаружения, измерения, то все осуществляется косвенно, за основу берется какое-либо свойство.

Используют такие методы обнаружения ионизирующих излучений:

• Физический: ионизационный, пропорциональный счетчик, газоразрядный счетчик Гейгера-Мюллера, камера ионизационная, счетчик полупроводниковый.
• Калориметрический метод обнаружения: биологический, клинический, фотографический, гематологический, цитогенетический.
• Люминесцентный: счетчики флуоресцентный и сцинтилляционный.
• Биофизический способ: радиометрия, расчетный.

Дозиметрия ионизирующих излучений осуществляется с помощью приборов, они способны определить дозу излучения. Прибор включает в себя три основные части – счетчик импульса, датчик, источник питания. Дозиметрия излучений возможна благодаря дозиметру, радиометру.

Источники ионизирующего излучения

Источниками ионизирующих излучений могут стать воздух, вода и продукты питания. Вредоносные лучи встречаются в природе или создаются искусственно для медицинских или промышленных целей. В окружающей среде всегда присутствует радиация:

• исходит из космоса и составляет большую часть от общего процента излучения;
• радиационные изотопы свободно находятся в привычных природных условиях, содержатся в горных породах;
• радионуклиды попадают в организм с пищей или воздушным путем.

Что происходит с организмом человека при ионизирующем излучении?

Разрушающее влияние ионизирующего излучения на организм человека объясняется способностью радиоактивных ионов вступать в реакцию с составляющими клеток. Общеизвестно, что человек на восемьдесят процентов состоит из воды. При облучении вода разлагается и в клетках в результате химических реакций образуется перекись водорода и гидратный окисел.

В дальнейшем происходит окисление в органических соединениях организма, вследствие чего клетки начинают разрушаться. После патологического взаимодействия у человека нарушается обмен веществ на клеточном уровне. Последствия могут быть обратимыми, когда контакт с излучением был незначительным, и необратимыми при длительном облучении.

Влияние на организм может проявляться в форме лучевой болезни, когда поражены все органы, радиоактивные лучи могут вызывать генные мутации, которые передаются по наследству в виде уродств или тяжелых заболеваний. Нередки случаи перерождения здоровых клеток в раковые с последующим разрастанием злокачественных опухолей.

Последствия могут появиться не сразу после взаимодействия с ионизирующим излучением, а через десятки лет. Длительность бессимптомного течения напрямую зависит от степени и времени, в течение которого человек получал радиоактивное облучение.

Понятие «неионизирующие излучения»

Из курса физики хорошо известно, что распространение энергии происходит в виде мелких частиц и волн, процесс испускания и распространения которой называется излучением.
Различают 2 основных вида излучения по воздействию на предметы и живые ткани:

1. Ионизирующее излучение. Это потоки элементарных частиц, образующиеся в результате деления атомов – радиоактивное излучение, альфа, бета, гамма, рентгеновское излучение. К этому же виду излучения относится гравитационное излучение и лучи Хокинга;
2. Неионизирующие излучения. По своей сути это электромагнитные волны, длиной больше $1000$ нм и выделенной энергией меньше $10$ кэВ. Излучение происходит в виде микроволн, с выделением света и тепла.

Неионизирующее излучение в отличие от первого, не разрывает связи между молекулами вещества, на которое воздействует. Но, надо сказать, что здесь есть свои исключения, например, УФ-лучи могут ионизировать вещество. К электромагнитным относятся высокочастотные рентгеновские и гамма лучи, только они более жесткие и ионизируют вещество.

Готовые работы на аналогичную тему

• Курсовая работа Неионизирующие поля и излучения 450 руб.
• Реферат Неионизирующие поля и излучения 250 руб.
• Контрольная работа Неионизирующие поля и излучения 220 руб.

Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему учебному проекту Узнать стоимость
Остальные электромагнитные излучения являются неионизирующими и вмешаться в структуру материи не могут, потому что их энергии для этого не хватает. Видимое световое и уф-излучения тоже неионизирующие, а световое излучение называют часто оптическим. Образуется оно при нагревании тел и своим спектром близко к инфракрасным лучам.

Инфракрасное излучение широко применяется в медицинской практике. Его используют для улучшения метаболизма, стимуляции кровообращения, дезинфекции продуктов питания. Однако, излишний нагрев приводит к иссушению слизистой оболочки глаза, а максимальная мощность излучения способна разрушить молекулу ДНК.

Способностью к ионизации может обладать ультрафиолетовое излучение, приближенное к рентгеновскому. Уф-лучи способны вызвать различные мутации, ожоги кожи, роговицы глаз. Медицина с помощью УФ-лучей синтезирует в коже витамин D3. C их помощью обеззараживают воду, воздух, стерилизуют оборудование.

Неионизирующие электромагнитные излучения бывают природного и искусственного происхождения. Природным источником является Солнце, посылающее все виды излучения. В полном объеме до поверхности планеты они не доходят. Благодаря атмосфере Земли, слою озона, влажности, углекислому газу их вредное воздействие смягчается. Молния, космические объекты могут стать естественными источниками для радиоволн. Любое тело, нагретое до нужной температуры, способно испускать тепловые инфракрасные лучи, несмотря на то, что основное излучение исходит от искусственных объектов. В данном случае к основным источникам можно отнести обогреватели, горелки, имеющиеся в каждом доме лампы накаливания.

Лень читать?

Задай вопрос специалистам и получи ответ уже через 15 минут!

Задать вопрос

Поскольку радиоволны передаются по любым электрическим проводникам, то все электроприборы становятся искусственными источниками.

Сила воздействия электромагнитного излучения зависит от длины волны, частоты и поляризации. Волны большой длины на объект переносят меньше энергии, поэтому являются менее вредными.

Воздействие на человека неионизирующего излучения имеет $2$ стороны – длительное воздействие приносит вред здоровью, умеренные дозы могут быть полезны.

Биологические изменения организма человека при действии лучей

Воздействие ионизирующего излучения влечет значительные биологические изменения в организме человека в зависимости от обширности участка кожных покровов, подвергающегося внедрению лучевой энергии, времени, в течение которого излучение остается активным, а также состояния органов и систем.

Чтобы обозначить силу излучения за определенный период времени, единицей измерения принято считать Рад. В зависимости от величины пропущенных лучей у человека могут развиться следующие состояния:

• до 25 рад – общее самочувствие не меняется, человек чувствует себя хорошо;
• 26 – 49 рад – состояние в общем удовлетворительное, при такой дозировке кровь начинает изменять свой состав;
• 50 – 99 рад – пострадавший начинает ощущать общее недомогание, усталость, плохое настроение, в крови появляются патологические изменения;
• 100 – 199 рад – облученный находится в плохом состоянии, чаще всего человек не может трудиться из-за ухудшающегося здоровья;
• 200 – 399 рад – большая доза излучения, которая развивает множественные осложнения, а иногда приводит к летальному исходу;
• 400 – 499 рад – половина людей, попавших в зону с такими значениями радиации, умирают от резвившихся патологий;
• облучение более 600 рад не дает шанса на благополучный исход, смертельная болезнь уносит жизни всех пострадавших;
• единовременное получение дозы излучения, которая в тысячи раз больше допустимых цифр – погибают все непосредственно во время катастрофы.

Воздействие электромагнитных полей на человека

Электромагнитные поля, так или иначе, оказывают свое воздействие на человека.

Это воздействие связано с:

1. напряженностью электрического и магнитного полей;
2. плотностью потока энергии;
3. частотой колебаний;
4. режимом облучения;
5. размером облучаемой поверхности тела;
6. индивидуальными особенностями организма.

Усугубляет опасность воздействия излучения тот факт, что органы чувств человека его не могут обнаружить. На человека электростатическое поле (ЭСП) воздействует в виде прохождения через него слабого, в несколько микроампер, тока, без наблюдения электротравм. Но, у людей может быть рефлекторная реакция на электрический ток, в этом случае возможна механическая травма, например, можно удариться об элементы конструкции, расположенной рядом. Достаточно чувствительны к электростатическим полям центральная нервная система, анализаторы, сердечнососудистая система. Раздражительность, головная боль, нарушения сна – это те проявления, которые наблюдаются у людей, работающих в зоне воздействия ЭСП.

Магнитные поля (МП) могут действовать непрерывно и прерывисто, степень воздействия которых зависит от того, насколько сильно напряжено поле в пространстве вблизи магнитного устройства. От того, где расположен человек по отношению к МП и режим его труда, зависит получаемая доза. Зрительные ощущения отмечаются при действии переменного магнитного поля, но, с прекращением воздействия эти ощущения исчезают. Серьезные нарушения происходят в условиях хронического воздействия МП, превышающих предельно допустимые уровни. В этом случае наблюдаются нарушение функций ЦНС, сердечнососудистой и дыхательной системы, пищеварительного тракта, происходят изменения в крови. Нарушается ритм и замедляется частота сердечных сокращений при постоянном воздействии ЭМП промышленной частоты.

Тело человека, состоящее из атомов и молекул, под воздействием ЭМП радиочастотного диапазона, поляризуется, происходит следующее:

1. В направлении распространения электромагнитного поля ориентируются полярные молекулы, например, молекулы воды;
2. Появляются после воздействия ионные токи в электролитах, а это жидкие составляющие тканей, крови;
3. Ткани человека нагреваются, что вызывается переменным электрическим полем. Происходит это как за счет переменной поляризации диэлектрика, так и за счет появляющейся проводимости тока.

Следствием поглощения энергии электромагнитного поля является тепловой эффект. При нарастающей напряженности и времени воздействия указанные эффекты проявляются сильнее.

Электромагнитные поля сильнее и интенсивнее воздействуют на органы, содержащие большое количество воды и будут примерно в $60$ раз выше по сравнению с воздействием на органы, с низким содержанием воды. Если длина электромагнитной волны будет увеличена, то глубина её проникновения возрастает. Ткани неравномерно нагреваются в результате различий диэлектрических свойств, возникают макро и микро тепловые эффекты с перепадом температур. Слаборазвитая сосудистая система испытает шок, который проявится в недостаточном кровообращении глаз, мозга, почек, желудка, желчного пузыря, мочевого пузыря.

Одним из немногих специфических поражений, которые вызываются электромагнитными излучениями, являются глаза и возможное развитие катаракты. Это поражение вызывается электромагнитным излучением радиочастот в диапазоне $300$ МГц… $300$ ГГц при плотности потока энергии выше $10$ мВт/кв. см. Характерными при длительном действии ЭМП различных диапазонов длин волн, считаются функциональные расстройства в ЦНС с часто выраженными сдвигами эндокринно-обменных процессов и состава крови, работоспособность, как правило, снижается. Изменения носят обратимый характер только на ранней стадии.

Чем грозит попадание организма человека под влияние ионизирующих лучей?

Единовременное или регулярное попадание радиации в организм человека имеет свойство к накоплению и последующим реакциям через некоторый период времени от нескольких месяцев до десятилетий:

• невозможность зачать ребёнка, данное осложнение развивается как у женщин, так и у мужской половины, делая их стерильными;
• развитие аутоиммунных заболеваний невыясненной этиологии, в частности рассеянного склероза;
• лучевая катаракта, приводящая к потере зрения;
• появление раковой опухоли – одно из наиболее частых патологий с видоизменением тканей;
• заболевания иммунного характера, нарушающие привычную работу всех органов и систем;
• человек, подвергающийся излучению, живет намного меньше;
• развитие мутирующих генов, которые вызовут серьезные пороки в развитии, а также появление в ходе развития плода аномальных уродств.

Удаленные проявления могут развиться непосредственно у облученного индивидуума или передаться по наследству и возникать у последующих поколений. Непосредственно у больного места, через которое проходили лучи, возникают изменения, при которых ткани атрофируются и уплотняются с появлением узелков множественного характера.

Данный симптом может затронуть кожные покровы, легкие, кровеносные сосуды, почки, клетки печени, хрящевая и соединительная ткани. Группы клеток становятся неэластичными, грубеют и утрачивают способность выполнять свое предназначение в организме человека с лучевой болезнью.

Радиоактивные осадки

Серьезная проблема современности, связанная с недавними трагедиями на АЭС – распространение радиоактивных дождей. Выбросы в атмосферу радиации заканчиваются накоплением изотопов в атмосферной жидкости – облаках. При переизбытке жидкости начинаются осадки, которые представляют серьезную угрозу для сельскохозяйственных культур и человека.

Жидкость впитывается в земли сельскохозяйственных угодий, где произрастает рис, чай, кукуруза, тростник. Данные культуры характерны для восточной части планеты, где наиболее актуальна проблема радиоактивных дождей.

Ионное излучение оказывает меньшее воздействие на другие части света, потому что осадки не доходят до Европы и островных государств в области Великобритании. Однако в США и Австралии дожди иногда проявляются радиационные свойства, поэтому при покупке овощей и фруктов оттуда нужно проявлять осторожность.

Радиоактивные осадки могут выпадать над водоемами, и тогда жидкость по каналам водоочистки и водопроводным системам может попасть в жилые дома. Очистные сооружения не обладают достаточной для снижения радиации аппаратурой. Всегда есть риск, что принимаемая вода – ионная.

Как защитить организм человека от облучения?

Определение эффективной защиты от вредных лучей лежит в основе профилактики поражения организма человека во избежание появления негативных последствий. Чтобы спастись от облучения необходимо:

1. Сократить время воздействия элементов распада изотопов: человек не должен находиться в опасной зоне длительный период. К примеру, если человек работает на вредном производстве, пребывание работника в месте потока энергии должно сократиться до минимума.
2. Увеличить расстояние от источника, сделать это возможно при использовании множественных инструментов и средств автоматизации, позволяющих выполнять работу на значительном расстоянии от внешних источников с ионизирующей энергией.
3. Уменьшить площадь, на которую попадут лучи, необходимо с помощью защитных средств: костюмов, респираторов.

Природные источники радиации

Основную опасность для человека представляют минеральные породы. В их полостях скапливается наибольшее количество незаметного для человеческих рецепторов радиоактивного газа – радона.

Он естественным образом выделяется из земной коры и плохо регистрируется проверочными приборами. При поставке строительных материалов возможен контакт с радиоактивными породами, и как результат – процесс ионизации организма.

Опасаться следует:

1. гранита;
2. пемзы;
3. мрамора;
4. фосфогипса;
5. глинозема.

Это наиболее пористые материалы, которые лучше всего задерживают в себе радон. Данный газ выделяется из строительных материалов или грунта.

Он легче воздуха, поэтому поднимается на большую высоту. Если вместо открытого неба над землей обнаружено препятствие (навес, крыша помещения), газ будет скапливаться.

Большая насыщенность воздуха его элементами приводит к облучению людей, компенсировать которое можно только выведением радона из жилых зон.

Чтобы избавиться от радона, требуется начать простое проветривание. Нужно стараться не вдыхать воздух в том помещении, где произошло заражение.

Регистрация возникновения скопившегося радона осуществляется только при помощи специализированных симптомов. Без них сделать вывод о скоплении радона можно только на основе не специфичных реакций человеческого организма (головная боль, тошнота, рвота, головокружение, потемнение в глазах, слабость и жжение).

При обнаружении радона вызывается бригада МЧС, которая устраняет радиацию и проверяет эффективность проведенных процедур.