Дипломная работа: Оценка радиационного фона на территории города Вологда

Таблица 4.2- Значение коэффициента радиационного риска для отдельных органов.

Единицы измерения эффективной дозы совпадают с единицами измерения эквивалентной дозы. Она также измеряется в зивертах или бэрах [12].

Допустимые дозы облучения. Подсчитав индивидуальные эффективные дозы, полученные отдельными людьми, можно получить коллективную дозу. Это сумма индивидуальных эффективных доз в данной группе людей за данный промежуток времени. Коллективную дозу можно подсчитать для населения отдельного города, поселка, административно-территориальной единицы, государства и других. Ее получают путем умножения средней эффективной дозы на общее количество людей, которые находились под воздействием излучения. Единицей измерения коллективной дозы является человеко-зиверт (чел.-Зв.), внесистемная единица - человеко-бэр (чел.-бэр).

Кроме того, выделяют следующие дозы:

- коммитментная - ожидаемая доза, полувековая доза. Применяется в радиоактивной защите и гигиене при расчете поглощенных, эквивалентных и эффективных доз от радионуклидов [5].

- пороговая - доза, ниже которой не отмечены проявления данного эффекта облучения [Там же].

- предельно допустимые дозы (ПДД) - наибольшие значения индивидуальной эквивалентной дозы за календарный год, при которой равномерное облучение в течении 50 лет не может вызвать в состоянии здоровья неблагоприятных измерений [Там же].

- предотвращаемая - прогнозированная доза вследствие радиационной аварии, которая может быть предотвращена мероприятиями [Там же].

- удваивающая - доза, которая увеличивает в два раза (или на 100%) уровень спонтанных мутаций. Удваивающая доза обратно пропорциональна относительно мутационному риску. В среднем величина удваивающей дозы для острого облучения составляет в среднем 2 Зв, а для хронического облучения - около 4 Зв [Там же].

- биологическая доза гамма и нейронного излучения - доза равно эффективного по поражению организма гамма облучения, принятого за стандартное. Равна физической дозе данного излучения, умноженной на коэффициент качества (так называемый коэффициент качества вреда) [Там же].

- минимально летальная - минимальная доза облучения, вызывающая гибель всех облученных объектов [Там же].

Специалисты радиационной безопасности на основе данных о влиянии облучения на здоровье человека разработали предельно допустимые значения энергии, которые могут быть поглощены организмов без вреда. Предельно допустимые дозы (ПДД) указаны для разового или длительного облучения. При этом нормы радиационной безопасности учитывают характеристику лиц, которые повергаются действию радиационного фона [4].

Выделяют следующие категории:

А - лица, работающие с источниками ионизирующего излучения. Выполняя свои трудовые обязанности подвергаются облучению.

Б - население определенной зоны, работники, чьи обязанности не связаны с получением радиации.

В - население страны, государства.

Среди персонала различают две группы: работники контролируемой зоны (дозы облучения превышают 0,3 от годового ПДД) и сотрудники вне такой зоны (0,3 от ПДД не превышаются). В пределах доз различают 4 типа критических органов, то есть тех, в чьих тканях наблюдается наибольшее количество разрушений в связи с ионизированным излучением. Учитывая перечисленные категории лиц среди населения и работников, а также критические органы, радиационная безопасность устанавливает ПДД. Впервые пределы облучения появились в 1928 году. Величина годового поглощения радиационного фона составляла 600 миллизивертов (мЗв). Установлена она была для медицинских работников - рентгенологов. С изучением влияния ионизирующего излучения на продолжительность и качество жизни ПДД ужесточилась. Уже в 1956 году планка снизилась до 50 миллизиверт, а в 1996 году Международная комиссия по защите от радиации уменьшила ее до 20 мЗв. Специалисты считают наиболее приемлемым облучение, которое не превышает 0,2 мкЗВ в час, а верхняя граница нормы радиации определяется в 0,5мкЗв [14].

По прошествии некоторого времени непрерывного воздействия ионизирующих веществ допустимые дозы облучения для человека увеличиваются до 10 мкЗв/ч [Там же].

Влияние радиации на клетки. Ряд химических соединений обладают свойством радиационного излучения. Происходит активное деление ядер атомов, что приводит к высвобождению большого количества энергии. Эта сила способна буквально вырывать электроны от атомов клеток вещества. Так происходит ионизация. Атом, который повергается такой процедуре, изменяет свои свойства, что приводит к изменению всего строения вещества. За атомами меняются молекулы, за молекулами общие свойства живой ткани. С возрастанием уровня облучения увеличивается и количество измененных клеток, что приводит к глобальным переменам. В свою очередь изменение в живых клетках затрагивает и молекулу ДНК. Иммунная система активно восстанавливает ткани и даже способна своего рода починить поврежденную ДНК, но в случаях значительного облучения или нарушения защитных сил организма развиваются заболевания.

Лучевая болезнь. Лучевой болезнью называют общее состояние организма, вызванное влиянием радиоактивного излучения, превышающего ПДД. Поражения наблюдается со стороны всех систем. Согласно заявлениям Международной комиссии по радиологической защите, дозы облучения, вызывающие лучевую болезнь, начинаются с показателей в 500 мЗв за один раз или более 150 мЗв в год. Поражающее действие высокой интенсивности (более 500мЗв при разовом получении) возникает вследствие использования атомного оружия, его испытаний, техногенных катастроф, проведение процедур интенсивного облучения при лечении онкологических, ревматологических заболеваний и болезни крови. Болезнь характеризуют исходя из того, какую дозу ионизирующего облучения получил больной и как долго происходило облучение. Однократное воздействие приводит к острому состоянию, а постоянно повторяющееся, но менее массивное к хроническим процессам. Выделяют основные формы лучевой болезни, в зависимости от полученного разового облучения:

- лучевая травма (менее 1 Зв) - возникают обратимые изменения;

- костномозговая форма (от 1 до 6 Зв) - имеет четыре степени, в зависимости от полученной дозы. Смертность при таком диагнозе составляет более 50%. Поражаются клетки красного костного мозга. Может помочь только трансплантация костного мозга;

- желудочно кишечная (от 10 до 20 Зв) характеризуется тяжелым состоянием, сепсисом, кровотечениями ЖКТ;

- сосудистая (от 20 до 30 Зв) - наблюдается гемодинамические нарушения и тяжелая интоксикация организма;

- церебральная (80 Зв) - летальный исход в течении 1-3 дней, вследствие отека мозга.

После того, как была получена высокая доза облучения, и доза облучения достигла 1 - 6 Зв, развивается острая лучевая болезнь. Врачи разделяют состояния, которые сменяют друг друга, на четыре этапа:

1. Первичная реактивность. Наступает в первые часы облучения. Характеризуется слабостью, понижением артериального давления, тошнотой и рвотой. При облучении свыше 10 Зв переходит сразу в третью дозу.

2. Латентный период. После 3 - 4 дней с момента облучения и до месячного срока состояние улучшается.

3. Развернутая симптоматика. Сопровождается инфекционными, анемическими, кишечными, геморрагическими синдромами. Состояние тяжелое.

4. Восстановление. Острое состояние лечится в зависимости от характера клинической картины.

При постоянном воздействии радиоактивного излучения в меньших дозах, но суммарно превышают в год 150 мЗв (не считая природного фона), начинается хроническая форма лучевой болезни. Ее развитие приходит три этапа: формирование, восстановление, исход. Первый этап протекает в течении нескольких лет (до 3). Тяжесть состояния может быть определена ль легкой до тяжелой. Ели изолировать пациента от места получения радиоактивного излучения, то в течении трех лет наступит фаза восстановления. После чего возможно полное выздоровление или же, наоборот, прогрессирование болезни с быстрым смертельным исходом. Ионизированное излучение способно в мгновение разрушить клетки организма и вывести из строя. Именно поэтому соблюдение предельных доз облучения является важным критерием работы на вредном производстве и жизни неподалеку от АЭС и полигонов [19].

4.3 Радиационный фон в городе

Радиационный фон - это усредненное значение, которое показывает величину ионизирующего излучения на окружающую среду. В больших значениях является экологической и биологической катастрофой. Зависит фон от космического излучения и от земного излучения. На всей поверхности Земли величина радиационного фона различна. Но на протяжении многих лет в определенных территориях это относительно постоянная величина [22].

Также существует технологически изменённый радиационный фон в крупных промышленных центрах и в местах выхода полезных ископаемых и строительных материалов [24].

Одним из острых вопросов экологической безопасности в искусственном радиационном фоне, который в среднем по всей Земле составляет до 4% [10].

Понятие естественного радиационного фона территории или местности необходимо для вопросов сельского хозяйства, фермерства и других форм использования земли. Если на территории города такой фон превышает нормы, то невозможно говорить об экологически чистой территории и употреблять продукты питания с данного региона. И даже нахождение живого организма на местности с повышенным радиационным фоном может нанести огромный ущерб здоровью и жизни человека [17].

На территории города Вологда естественным и искусственным радиационным фоном служит солнце, космос, промышленные здания. Также непосредственно повышают в городе уровень радиационного фона такие химические элементы, как, йод, уран, радий, стронций [8].

Влияние на величину фона имеет и рельеф местности и состав почвы. Например, там, где горная порода гранит выходит на поверхность отмечается повышение фона в несколько раз. Ещё на уровень радиационного фона влияет высота над уровнем моря. Чем выше уровень моря, ем ниже защитный слой атмосферы, а значит величина радиационного фона может увеличиться [Там же].

Географическое положение города тоже имеет важную составляющую на фон. Чем ближе город к полюсу, тем выше уровень радиации. Например, на экваторе значительно ниже фон в связи с магнитным полем Земли [Там же].

В некоторых местах Земли наблюдается залегание урановых вод, что приводит к превышению допустимой дозы в разы. Полезные ископаемые такие как, железная руда и бокситы также могут создавать незначительный фон имеют свойство накапливать в себе радиацию [27].

Нормы радиационного фона могут быть превышены по причинам:

1. Проведение испытаний оружия. Местность, где были произведены испытания атомных бомб уже радиоактивна и не может использоваться в хозяйстве и в проживании людей несколько сотен лет.

2. Использование ядерной энергии в мирных целях. Например, для создания водоёма или изменения русла реки в других целях.

3. Аварии на объектах промышленности и энергетики. Во время таких аварий в окружающую среду выбрасываются большое число радиоактивных элементов, что ведет к экологическому бедствию.

4. Аварии во время транспортировки и захоронения ядерного отхода.

Численность населения города равна 312400 человек (на первое января 2018 года). Плотность населения равняется 3433 чел/км 2.

Чтобы оценить радиационный фон нужно проанализировать несколько показателей и количество:

1. Поверхностная активность техногенных радионуклидов в почвы составляет 0,725 кБк/м 2(Cs-137), источником распространения техногенных радионуклидов в почве могут служить горячие частицы.

2. Объемная активность радиоактивных веществ в атмосферном воздухе содержит более большую долю в радиационный фон и составляет (для Cs-137) 1.8·10-7Бк/м 3, (Sr-90) 0,6·10-7Бк/м 3.

3. Удельная активность радиоактивных веществ в воде открытых водоемов по альфе активности 5.1·10-2, а по бете активности 9,4·10-2,Бк/л.

4. Удельная активность радиоактивных веществ в воде источников питьевого водоснабжения составляет в среднем по городу 0,082 Бк/л.