Дипломная работа: Оценка радиационного фона на территории города Вологда

Радиоактивный газ - радон. Тяжелый радиоактивный газ радон - продукт радиоактивного превращения радия. В рассеянном виде уран, торий, радий присутствует во всех горных породах, в почвах и водах - то есть во всех элементах земной коры [5].

В органах дыхания человека за сутки попадают около 20 миллионов атомов радона, а при высоком радоноснабжении - более миллиарда тяжелых атомов этого разрушающие живую ткань частицы радиоактивного газа [Там же].

В результате распада радона в воздухе образуются короткоживущие радиоактивные изотопы полония, свинца и висмута, которые чаще всего прикрепляются к микроскопическим пылинкам аэрозолям. Поверхность легких человека составляет несколько десятков квадратных метров. Это прекрасный фильтр, осаждающий радиоактивные аэрозоли, которые устилают их. [Там же].

Радон - это абсолютно инертный газ без цвета и запаха, 7,5 раза тяжелее воздуха, точка кипения - 65 С?, растворяется в воде. Радон хорошо растворяется в крови и лимфе, и поэтому его содержание в единице объема человеческого тела достигает примерно 50% от содержания в окружающем воздухе. Радиоактивная доза в легких от дочерних продуктов распада (полония, свинца и висмута) во много раз больше, чем от самого радона [Там же].

Жертвы губительного воздействия радона были известны еще в средние века, хотя о самом радоне тогда ничего знать не могли, так как, этот газ не имеет не запаха, не вкуса, не цвета. Рабочие, добывающие руду в горных областях на юге Германии умирали от загадочной болезни, так называемой "скоротечной чахоткой". Рудники, которые были расположены в Европе, стали в начале века первыми источниками добычи урана и радия. В 1937 году ученый, доктор медицины Людвиг Телеки разобрался в природе возникновения "скоротечной чахотки". Он выяснил, что "скоротечная чахотка", это не что иное, как один из видов рака легких - бронхиальная карцинома и что умирают от нее 50% рабочих, работающих на рудниках [12].

Несколько раз в месяц процент содержания радона в приземной атмосфере вдруг резко увеличивается во много раз. Это настоящие радоновые бури сопровождаются бурями электрическими. Проблема радона тесно связана с комплексом физических процессов на Солнце. Импульсы солнечной активности создают ионизацию и молекулярные изменения в высоких слоях земной атмосферы, которые в свою очередь вызывают геомагнитные бури. Геомагнитные бури имеют 27-дневную повторяемость, что связано с тем, что период обращения солнца вокруг своей оси для земного наблюдателя равен 27 дням [Там же].

Значит, и вариации уровня концентрации радона в приземной атмосфере должны иметь такую же периодичность. Во время геомагнитных бурь концентрация радона в воздушной среде возрастает в 5 - 10 раз. Радон проникает в легкие человека, разносится кровотоком по всему телу, и к тому же имеет способность концентрироваться в некоторых органах человека. Радон чаще скапливается в гипофизе и в коре надпочечников. Кора надпочечников вырабатывает важные гормоны, как адреналин и норадреналин, которые управляют способностью организма справляться с изменяющимися условиями жизни [19].

Так как гравий, глина, песок всегда содержит соединения урана и тория, то и строительные материалы являются источниками радона. Кроме этого радон попадает в дома с почвенным воздухом, который затягивается из грунта вследствие того, что из-за разности давлений внутри и вне здания оно действует как вытяжная труба. Если в доме отсутствует сквозная вытяжка, то дом является прекрасной ловушкой для насыщенного радоном грунтового воздуха. Даже в тех случаях, когда для строительства использовали природные материалы, человек не избавлен полностью от облучения естественной радиоактивностью. Меньше всего она в деревянных домах (до 0,5 мЗв в год), в кирпичных и железобетонных она может быть до 1,5 мЗв в год. Причиной возрастания содержания радона внутри домов могут служить не только строительные материалы, но и грунт под домом. В таких строениях особенно сильное действие радон оказывает на людей, находящихся в подвальных помещениях, и на людей, живущихна первых этажах жилых зданий. Для того, чтобы значительно уменьшить риск заполучить радоновое облучение, необходимо проводить мероприятия по защите - использовать для полов специальные покрытия, тщательно проветривать помещения [Там же].

Часть радона в домах накапливается также из природного газа и воды. Содержание радона в воде зависит от источников водоснабжения, и может колебаться от 0 до 100 млн. Бк/ м 3. При кипячении значительная часть радона улетучивается. Даже радон, поступивший в организм из некипяченой воды быстро выводится из организма, такая сырая вода с радом, не столь вредна и опасна, как радон, попавший в легкие. А ведь распыляя воду в ванной, при помощи душа, мы сами переводим радон из воды в воздух, а затем в легкие. Таким образом вентиляция нам необходима и в ванной и на кухне [13].

Внутреннее облучение.

Под внутренним облучением понимают процесс, при котором источники радиации находятся внутри человеческого организма, попадая туда при вдыхании и приеме пищи, а также через повреждения кожного покрова. Попадание радионуклидов через органы дыхания являются наиболее распространенным способом при взрыве атомных бомб и в случае аварий ядерных реакторов АЭС. В среднем порядка 70% дозы облучения, которую человек получает от естественных источников радиации, поступает в организм с пищей, водой и воздухом. Например, некоторые нуклиды свинца-210, поступают в организм с пищей. Они концентрируются в рыбе и моллюсках. Около 70% радиоактивного полония-210 и свинца-210 от их общего количества в организме человека сосредоточено в скелете. Концентрация полония-210 в легких курящего человека в три раза больше, чем у некурящего [20].

В настоящий момент в ряде стран приняты нормы допустимых концентраций радона (рисунок 1.2) внутри помещений. Например, в Финляндии и Канаде это - 400 Бк/м 3, а в Германии, Великобритании и России это - 200 Бк/м 3,а в Швеции только 100 Бк/м 3. В целом по России средние дозы получения от радона можно увидеть на рисунке 1.3

Рисунок 1.2 - Схема пути проникновения радона в дом.

Рисунок 1.3- Карта-схема средних доз облучения от радона по России (мЗв/год).

В последние десятилетия установлено, что несколько раз в месяц содержание радона в приземной атмосфере вдруг резко увеличивается во много раз. Это настоящие радоновые бури сопровождаются бурями электрическими. Проблема радона тесно связана с комплексом физических процессов на солнце [7].

Из всевозможных способов внутреннего облучения наиболее опасно вдыхание загрязненного воздуха, во-первых, потому что средний человек, потребляет количество воздуха - 20 м 2, во-вторых, радиоактивное вещество, поступающее таким образом в организм человека, исключительно быстро усваивается. Наиболее встречающимися радиоактивными элементами являются калий-40 (40Ка) и радий-226 (226 Ra). При одних и тех же концентрациях радионуклидов внутреннее облучение во много раз более опаснее, нежели внешнее облучение, так как при внутреннем облучении резко увеличивается время облучения тканей организма.

Антропогенная радиоактивность

В наше время естественный радиоактивный фон дополняется антропогенным - обусловленным человеческой деятельностью. Использование энергии атома в медицине, военной технике, науке и бытовых приборах увеличивает дозы радиоактивного облучения как для отдельных людей, так и для всего населения Земли в целом. На его долю приходится всего лишь 3 процента. Основной вклад в антропогенное радиоактивное облучение населения вносят медицинские источники. Человек регулярно обследующий в рентгеновских кабинетах, получает дозу в 200 раз превышающий облучение от атомных электростанций по всей России [14].

Таблица 1 - Основные источники излучения и обусловленные ими эффективные эквивалентные дозы, мЗв/год.

Как видно из таблицы, наибольший вклад в суммарную дозу (около 70%) и, следовательно, в число ожидаемых последствий вносят природные источники радиации. Доля медицинских источников составляет 29%, а доля всех остальных лишь около 1%. Но не смотря на такое соотношение, общество волнует именно искусственные источники радиации (табл 1.2).

Испытания ядерного оружия. Необходимы нормы безопасности. С 16 июля 1945 года Соединенными Штатами было проведено первое ядерное испытание. Оно произошло в штате Нью-Мексико, на полигоне Аламагордо. Заряд был приблизительно равен 20 килотоннам в тротиловом эквиваленте. Взрыв произвели в 5часов 30 минут. Грибовидное облако поднялось на высоту двенадцати километров всего за пять минут. Свет от взрыва можно было увидеть на расстоянии около 290 километров. Загрязнение находящейся вокруг среды радиацией наблюдалось на расстоянии в 160 километров от эпицентра испытания. С этого момента в мире было испытано 2000 ядерных бомб. Двадцать девятого августа 1949 года первое ядерное испытание провел СССР. В 1963 году все ядерные и многие безъядерные государства подписали Договор об ограничении ядерных испытаний в трёх средах, по которому обязались воздерживаться от ядерных взрывов (рисунок 1.4) в атмосфере, под водой и в космосе. Разрешались только подземные испытания. С тех пор лишь Франция и Китай провели серию атомных испытаний в атмосфере, причем мощность взрывов была существенно меньше, а сами испытания проводились реже

Рисунок 1.4 - Ядерные испытания в мире с 1945 по 2016 годы (последние из них в 1980 году).

В 1996 году был подписан Договор о всеобъемлющем запрещении ядерных испытаний. Страны, подписавшие договор, обязались не возобновлять испытания ядерного оружия [15].

Рисунок 1.5 - Количество испытаний в различных странах с 1945 по 2016 годы

В наши дни внушительным атомным арсеналом обладают много держав (рисунок 1,5), но, к величайшему счастью, в памяти истории человечества есть только два применения атомного оружия против человечества - это бомбардировки (рисунок 1.5) Хиросимы и Нагасаки шестого и девятого августа 1945 года и стали глобальными катастрофами [5].

Вологодская область находится на севере Европейской части России, где тоже имеется, в не такой большой территориальной отдаленности некоторое количество возможных источников радиоактивного загрязнения. Одним из главных источников загрязнения в Архангельской области является испытательный полигон "Северный" на архипелаге Новая Земля, на котором в период между 1955 и 1990 годах было произведено 214 испытаний ядерного оружия, причем 87 из них были произведены в атмосфере, - такие испытания давали наибольшее загрязнения окружающей среды. Максимальная интенсивность испытаний пришлось на 1961-1962 годы [Там же].

Рисунок 1.6 - Самые крупные взрывы с выбросом загрязняющих веществ в окружающую среду

В Северодвинске, недалеко от Архангельска, а также на базах подводных лодок Северного флота на Кольском полуострове (Мурманская область) сосредоточено большое число объектов и предприятий по строительству, обслуживанию и утилизации. Имеется здесь и множество мест выдержки или захоронения радиоактивных отходов. В период между 1971 и 1988 годах на территории Архангельской области (в Мезенском и Вилегодском районах и в Ненецком АО) было выполнено 4 поземных ядерных взрыва в промышленных целях. В соседней Мурманской области, на плато Куэльпорр в Хибинах находится крупный законсервированный объект под условным названием "Днепр", который образовался в результате проведения трех промышленных подземных взрывов в 1972 и в 1984 годах с целью их была разработка месторождения апатитнефелиновой руды. Тем не менее к настоящему времени радиационная обстановка в Архангельской области считается стабильно удовлетворительной [26].

Источники, использующие в медицине. В настоящее время основной вклад в дозу, получаемую человеком от техногенных источником радиации, вносят медицинские процедуры и методы лечения, связанные с применением радиоактивности. Одним из самым распространенных медицинских прибором является рентгеновский аппарат, так же основным способом борьбы с раком является лучевая терапия. Облучение в медицине направлено на исцеление больного. Наиболее распространенным видом облучения, применяющимся в диагностических исследовательских целях, являются рентгеновские лучи. Согласно сведениям по развитым государствам, на каждую 1000 человек приходится от 300 до 900 обследований в год и это, не включая рентгеновских обследований зубов и массовой флюорографии. Со времени открытия рентгеновских лучей самым значительным достижением в разработке методов рентгенодиагностики стала компьютерная томография. Его применение при обследованиях почек позволило уменьшить дозы облучения кожи в пять раз, яичников - в двадцать пять раз, семенников - в пятьдесят раз по сравнению с обычными методами. Таким образом, коллективная эффективная эквивалентная доза для всего населения Земли примерно равна 1 600 000 чел. Зв в год [29].

Профессиональное облучение. Самые большие дозы облучения, источником которого являются объекты атомной индустрии, получают люди, которые на них работают. Профессиональные дозы облучения почти повсеместно являются самыми большими из всех видов доз. Дозы, получаемые рабочими урановых рудников и обогатительных фабрик, составляет в среднем 1 чел/Зв на каждый гигаватт/год электроэнергии. Примерно 90%, приходится на долю рудников. Коллективная эквивалентная доза облучения от заводов, на которых получают ядерное топливо, также составляет 1 чел/Зв га гигаватт в год. Эти цифры представляют собой средние данные. Для ядерных реакторовиндивидуальные различия еще больше. Профессиональные дозы получают не только рабочие предприятий атомной индустрии, но и рабочие обычных промышленных предприятий и медицинский персонал [28].