Дипломная работа: Оценка радиационного фона на территории города Вологда

Содержание

Введение

1. Источники радиации природного и техногенного происхождения

2. Материалы и методы исследования

2.1 Материалы исследования

2.2 Методы исследования и объем выполненных работ

3. Радиационная безопасность в экологии

3.1 Глобальные экологические проблемы

3.2 Экологические проблемы атомной энергетики

3.3 Загрязнения окружающей среды радиоактивными отходами

3.4 Экологические последствия испытаний и применения оружия

4. Последствия радиации и оценка радиационного фона на территории города Вологда

4.1 Предельно допустимая доза облучения и мощность радиации

4.2 Основные характеристики ионизирующих излучений

4.3 Радиационный фон в городе

Заключение

Список использованных источников

Введение

Радиация - глобальная опасность для окружающей среды. Она опасна и тем, что ее невозможно увидеть или почувствовать. За последние 100 лет произошло несколько глобальных экологических катастроф радиационного характера. Радиационное облако Чернобыльской аварии, засекреченные аварии на территории бывшей СССР, захоронение ядерных отходов, состоящих в соседстве с Вологодской областью, залегания радиоактивных отходов - это то, что ухудшает окружающую среду и биосферу. Радиация на Земле была во все времена, но сейчас с развитием технической эволюции и человечества она используется как никогда много: на электростанциях, гидроэлектростанциях, в медицине, в промышленности, в энергетике, и также внедряют новые источники радиации. Радиационный источник имеет разные степени происхождения как естественный (космическое излучение и рассеянное) так и техногенный, который с каждый годом увеличивает свои объёмы, земная радиация - излучение элементов, выходящих из земной коры, чаще всего радона. В городе Вологда самую большую дозу облучение вносят природные источники ионизирующего излучения (около 90%). Также существует природное ионизирующее излучение пищи и питьевой воды.

С каждым годом общественность всё больше интересуют вопросы радиационного фона и как он меняет экологическую обстановку. С этой целью создаются международные организации, которые занимаются проблемами радиации. Такие как: МКРЗ - международная комиссия по радиационной защите, НКДАР - основанная в рамках ООН Научный комитет по действию ядерной радиации, МАГАТЕ - международное агентство по ядерной энергии. Эти организации занимаются разрабатыванию нормативов и Гостов, Сан Пинов в области радиационной безопасности, разработка норм безопасности населения [7]. радиация экология безопасность

Открытие радиации и естественной радиоактивности открыл французский учёный Беккерель в 1896 году. Физик случайно выявил, что руда (урановая) засвечивает фотоплёнку, которая была упакована в чёрную бумагу, но никто не смог объяснить данное явление. И первоначально такое неизвестное излучение назвали икс-лучами. Позже выяснилось, что икс-лучи испускают некоторые элементы таблицы Менделеева, такие как уран и его соединения. Далее работу по вопросу неизвестных лучей стали заниматься Пьер Кюри и Мария Склодовская - Кюри. Они выявили два вещества, которые испускают лучи - это полодий и радий. О которых ещё никто не знал [3].

С каждым годом растёт ещё один фактор увеличения дозы поглощённой населением на территории города - это прохождение рентгенологических и компьютерно-томографических процедур, которые пользуются популярностью методом диагностики выявлений заболеваний [8].

Актуальность данной темы заключается в ежегодном развитии технического прогресса и внедрении радиации в этот процесс и в особенностях радиационного фона и его способностях накапливаться в почве, воде и воздухе и оценке этого явления в городе Вологда.

Цель исследования - оценить радиационный фон в городе Вологда за последние несколько лет.

Для достижения поставленной цели было необходимо решить следующие задачи:

ь выявить динамику радиационного фона в городе и её обстановке

ь сравнить с предельно допустимым фоном

ь дать сравнительный анализ с другими городами России

ь провести работу по источникам радиационного фона

ь сделать заключение, носящее в себе информацию по оценке радиационного фона в городе Вологда.

1. Источники радиации природного и техногенного происхождения

С момента открытия явления радиоактивности в 19 веке стали проявляться негативные для всего живого радиоактивное излучение. Первой же жертвой радиации стала сама учёный Мария Склодовская-Кюри. Уже в 20 веке установили, что радиоактивное излучение, как естественное, так и техногенное оказывает огромную мутагенную нагрузку на все живые клетки в организме, и в сотни раз ускоряет развитие различного рода заболеваний. Особенностью действия на живые клетки организма радиация проявляется в том, что любые малые дозы облучения суммируются в организме, воздействуют на потомство и носят лучевую нагрузку на них, каждый орган человека имеет разную чувствительность к лучевой нагрузке и как следствие лучевой болезни. Например, самой большей чувствительностью к радиоактивному излучению является эндокринная и пищеварительная системы. Но каждый организм индивидуален, и невозможно с точностью предугадать как он будет реагировать на излучение, лишь известно, что всегда негативно [20].

Радиационное излучение может являться катализатором раковых процессов в организме даже в малых дозах и при отсутствии наследственной предрасположенности. Сложностью выявления рака на ранних стадиях служит то, что болезнь может развиваться годами и никак себя не выдавать. В городе по данным взятым из онкологического диспансера самая большая доза по раковым заболеваниям у женщин - это молочная железа, а у мужчин - легкие. В редких случаях наступает летальный исход, при единовременном поглощении организмом предельно допустимой дозы излучения. Примером такого может быть Чернобыльская авария, которая унесла жизнь пожарных в первый месяц (по официальным данным 31 человек, в реальности в сотни раз больше). Также ликвидаторы аварии получили большую дозу излучения. В 1957 году в городе Озерск произошла засекреченная авария на территории химического комбината "Маяк", которая выбросила около 20 миллионов Кюри в открытый воздух, что негативно повлияло на экологическую обстановку в районе [3].

Радиационный фон Земли формируется из природных и антропогенных ионизирующих излучений, источниками которых являются не только космические, но и разнообразные земные явления, такие как - ядерные взрывы, выбросы предприятий атомной энергетики, отработанное ядерное топливо и др. Избежать радиоактивного облучения невозможно. Жизнь на нашей планете Земля возникла и развивается в условиях постоянного облучения. Радиационный фон нашей планеты Земля складывается из следующих компонентов: космическое излучение; радиация земного происхождения (излучение от находящихся в земной коре, воздухе и других объектах внешней среды природных радионуклидов; излучение от искусственных (техногенных) радионуклидов [4].

Естественные радиоактивные вещества создают степень как внешнего, так и внутреннего облучения организма. Внутренне облучение осуществляют радионуклиды, находящиеся в теле человека. Радиоактивные элементы, находящиеся в земной коре и строительных материалах, из которых построены наши дома, излучают лучи, которые безостановочно пронизывают наши тела, таким образом они формируют внешний источник радиации. И в это же время пища содержит редкие радиоактивные элементы в микроскопическом, почти ничтожном количестве, которые поступают внутрь нашего организма и образуют постоянный источник внутреннего облучения. Только совсем недавно специалисты признали факт содержания радиоактивного радона, выделяемого некоторыми строительными материалами во вдыхаемом нами воздухе, который ведет к значительному облучению организма. За счет космического излучения большинство населения получает дозе 35 мбэр в год (1 мбэр = 10-3 бэр). Такую же дозу человек получает от внешних земных источников естественного происхождения. Доза внутреннего облучения от естественных источников составляет в среднем 135 мбэр. Таким образом суммарная доза облучения человека в среднем равна 200 мбэр в год (табл.1.1) [10].

Таблица 1.1 - Виды излучения и их доза, мбэр/год

В результате деятельности человека в окружающей его среде появились дополнительные источники радиации, такие как естественные радионуклиды, извлекаемые в больших количествах из недр Земли вместе с углем, газом, нефтью, минеральными удобрениями, сырьем для строительных материалов [4].

Космическое излучение.

Каждую секунду в направлении земной поверхности влетают из космоса заряженные релятивистские (т.е. движущиеся со скоростями, близкими к скорости света) частицы. Именно эти частицы и носят название космических лучей. Они были открыты в 1912 г. австрийским физиком В. Гессом с помощью ионизационной камеры на воздушном шаре. Эти лучи приходят к Земле со всех направлений межзвёздного пространства, в том числе и от Солнца. Околоземное космическое пространство пронизывают космические лучи двух типов: стационарные и нестационарные. К стационарным космическим лучам относятся потоки частиц из Галактик, которые в основном связаны с грандиозными взрывами звезд, а также радиационные пояса Земли. Нестационарные космические лучи - это лучи солнечного происхождения [12].

Солнечные лучи. Солнечными космическими лучами называют энергичные заряженные частицы - электроны, протоны и ядра, - инжектированные Солнцем в межпланетное пространство. Энергия таких лучей простирается от нескольких кэВ до нескольких ГэВ. Частицы солнечных космических лучей появляются вследствие солнечных вспышек. Они же несут наибольшую радиационную опасность для космонавтов во время космических полётов. Солнечные вспышки предсказать практически невозможно, за исключением того, что они имеют тенденцию к повторяемости через 11 лет. Пики Солнечной активности имели место в 1948, 1959, 1970, 1981 и 1992 годах. Космические лучи главным образом представляют собой протоны широкого энергетического диапазона. В солнечном излучении, падающем на верхнюю рубеж атмосферы, доминируют инфракрасные лучи (55 %), которые не фильтруются атмосферой Земли и нагревают сушу и океан. 40 % - это лучи видимого спектра, приводящие в действие сложную систему фотосинтеза, 5 ультрафиолетовые лучи (УФ - лучи) [7].

Рисунок 1.1 - Виды излучений.

Видимый свет, инфракрасное, ультрафиолетовое, рентгеновское, гамма излучение, излучение в области радиоволн - все эти излучения (рисунок 1.1) имеют одну и туже физическую природу и представляют собой электромагнитные волны [Там же].

Все эти излучения отличаются друг от друга только длиной волны. Именно длина волны определяют энергию, а поэтому - и пробивную способность того или иного излучения, его способность просачиваться сквозь различные вещества. Чем короче длина волны, тем больше, энергия, тем легче излучению проникать через вещество. Например, у длины волны рентгеновских лучей намного меньше чем у видимого света, именно это позволяет им проходить через организм насквозь. В заметной области спектра находится примерно половина всей приходящей к земной поверхности солнечной энергии [Там же].

Ультрафиолетовое излучение солнца в совсем малых дозах благоприятно сказывается на человеке и животных. Это связано, с распадом белков кожного покрова, в результате которого выделятся вещества, обладающие защитным действием. Кроме этого, ультрафиолетовое облучение содействует выработке в организме человека, животных и птиц витамина D3, который регулирует процесс кальциевого обмена. Совсем другое действие оказывает ультрафиолетовое облучение при повышенных дозах, тогда в клетке возникают вещества, блокирующие процессы воспроизводства ДНК и синтеза РНК [8].

Радиация земного происхождения.

Радиация земной коры. Естественные радиоактивные вещества широко распространены в земной коре, в результате чего человек подвергается испускаемому ими гамма излучению. Самая большая концентрация природных радионуклидов, как правило находится в гранитных породах гор. Радиоактивность известняковых и песчаных пород несколько ниже, однако некоторые сланцевые породы очень радиоактивны [15].

В природе есть два заметно весомых радиоактивных элемента - уран-238 и торий-232. Излучение испускают не только они сами, но и их продукты распада. На нашей планете существует пять населенных мест, где существенно увеличен уровень радиации, исходящий из почвы и гор - это Бразилия, Франция, Индия, Египет и остров Ниуэ [18].

Радиобиологи установили, что основным источником естественной радиации почвы и воды являются горные породы - граниты и базальты, причем чем больше в почве содержание глинистых частиц и чернозема, тем выше удельная радиоактивность почвы, в то же время лесные и дерново-подзолистые почвы имеют меньшую радиоактивность. Исследования экологов показали, что по пищевым цепям почва-растения-животные-человек (особенно через молоко, мясо, воду, растительную пищу) в организм поступают радиоактивные вещества, накапливаясь в тканях и органах человека в концентрациях, превышающих их первоначальное содержание в десятки и сотни раз [10].