Лісова радіобіологія

Предмет:

Тип роботи:

Контрольна робота

К-сть сторінок:

Мова:

Українська

Оцінка:

р. австрійський фізик В. Гес. Космічне випромінювання поділяють на первинне і вторинне. Первинне галактичне космічне випромінювання складається в основному з протонів високої енергії (≈ 90%) та α -частинок (≈ 9%). Ці частинки мають великі швидкості і великі енергії. Попадаючи в земну атмосферу, частинку первинного космічного випромінювання іонізують повітря, втрачають енергію і перетворюються в частинки вторинного космічного випромінювання. На рівні моря космічне випромінювання складається, в основному, з електронів високої енергії, фотонів, π – мезонів, а також протонів і нейтронів. Інтенсивність космічного випромінювання змінюється з географічною широтою і з висотою над рівнем моря. Космічні частинки захоплюються магнітним полем Землі і утворюють радіаційні пояси протяжністю 1, 2-8 земних радіусів від екватора. Внутрішній пояс знаходиться між 30 і 60 градусами на північ і південь від екватора, а зовнішній – у більш низьких широтах. Іонізація повітря внаслідок космічної дії випромінювання на висоті 9 км в 10 разів більш ніж на рівні моря.

Природне радіоактивне випромінювання Землі разом із космічним випромінюванням утворюють природний радіоактивний фон.

2. Штучні радіонукліди та їх ряди

Можливість штучного отримання радіонуклідів була реалізована вперше в 1919 р. Е. Резерфордом зі здійсненням ядерної реакції, при якій внаслідок бомбардування атомів азоту α -частинками був отриманий кисень:

(1. 2)

Ядерна реакція здійснюється при взаємодії атомного ядра з елементарною частинкою чи іншим ядром, в результаті чого вихідне ядро перетворюється в ядро іншого хімічного елементу. Для здійснення ядерної реакції елементарні частинки повинні мати велику кінетичну енергію, щоб забезпечити при співударі з ядром зближення на відстань дії ядерних сил.

При поглинанні частинки ядром утворюється проміжне ядро, яке знаходиться в збудженому стані. Нуклони цього ядра інтенсивно рухаються і співударяються. Внутрішня структура ядра змінюється. Проміжне ядро існує 10-10 с, після цього утворюється стійкий комплекс (між нуклонами встановлюються зв’язки), а «зайва» частинка виштовхується з великою кінетичною енергією.

Рівняння ядерної реакції характеризується рівністю в обох його частинах суми масових чисел і атомних номерів. Це й є підтвердженням законів збереження маси і заряду частинок, що беруть участь в реакції. Як приклад, розглянемо окрему ядерну реакцію, при якій вперше виділили нейтрон з ядра атома (Дж. Чедвік, 1932 р.)

(1. 3)

В 1943 р. Ірен і Фредерік Жоліо-Кюрі здійснили ядерні реакції за допомогою α-частинок, в результаті чого були отримані радіоактивні ізотопи хімічних елементів: радіофосфор, радіокремній, радіоазот, наприклад:

Період напіврозпаду 3 хв. 15 с., тому далі відбувається таке перетворення

Радіонукліди в великих кількостях отримують в ядерних реакторах шляхом опромінення стабільних ізотопів нейтронами. Загальне рівняння такої реакції:

(1. 4)

Таким чином отримують майже всі радіоактивні ізотопи, що застосовуються в медицині, наприклад, радіоактивний кобальт:

(1. 5)

Період напіврозпаду – 3 роки. При розпаді кобальту утвориться ізотоп нікелю, що знаходиться в збудженому стані:

(1. 6)

Перехід нікелю в основний стан супроводжується випромінюванням гама-квантів з енергіями 1, 17 і 1, 33 МеВ.

Радіонукліди можуть бути отримані з продуктів розподілу ядер урану, що містяться у відпрацьованих стержнях ядерних реакторів. Так одержують, наприклад, радіоактивний йод. У медицині широко використовують радіонукліди йоду для лікування, діагностики і наукових досліджень.

Радіоактивний кобальт використовується в медицині для зовнішнього опромінення – кобальтова гармата, а також для внутрішнього опромінення – голка, поміщена в тканину.

Радіоактивний фосфор , наприклад, концентрується в речовині трубчастих кісток. При розпаді він опромінює кістковий мозок і поліпшує кровотворення.

У щитовидній залозі концентрується радіоактивний йод J131, що при розпаді випромінює бета-частинки.

3. Вплив природних і штучних радіонуклідів на організм

Виявлення радіонуклідів в організмі проводять за допомогою гама-топографа.

Для одержання радіонуклідів, а також квантів великої енергії можна використовувати прискорювачі заряджених часток.

Розглянемо біофізичні основи дії іонізуючого випромінювання на організм людини.

При променевому ураженні внаслідок дії випромінювання на речовину клітини, виникають іонізовані і збуджені атоми і молекули. Вони взаємодіють між собою і з іншими молекулами і системами. У результаті утвориться ряд сполук, активних у хімічному відношенні: вільні радикали, іон-радикали й іони. Вони вступають у реакції з різними речовинами і біологічними структурами, що приймають участь у метаболічних процесах. У результаті утворяться речовини, не властиві організму. Вони дають зміну функціональної активності біосистем, порушують обмін речовин і енергії в живому організмі.

Пряма дія іонізуючого випромінювання на молекули приводить до їхньої іонізації чи збудження. При іонізації відбувається:

Випромінювання , де А – атом речовини, що взаємодіє з випромінюванням, А+ – катіон, що утвориться, е- – електрон.

Вільний електрон може взаємодіяти з іншими атомами, наприклад, з атомом В:

Іони і , що виникають унаслідок дії іонізуючого випромінювання, швидко дисоціюють і утворяться вільні радикали. Вони не мають електричного заряду, але хімічно активні через неспарений електрон.

Непряма дія іонізуючого випромінювання обумовлена взаємодією молекули розчиненої речовини і реакційно здатних продуктів, що утворяться при прямій дії випромінювання на молекули розчинника. Основний розчинник в клітинах організму – це вода. Тому непрямий ефект дії випромінювання полягає у взаємодії розчинених речовин чи систем із продуктами розщеплення води, що виникають у результаті дії радіації.

При короткочасній дії великих доз іонізуючого випромінювання – (1-103в) – розвивається гостра променева хвороба. Картина променевої хвороби залежить від того, яка частина тіла, які органи чи системи зазнали переважної дії іонізуючого випромінювання. Дози відносно малої потужності приводять до розвитку хронічної форми променевої хвороби (1-5 мЗв/добу).

На розвиток гострої і хронічної променевої хвороби впливає наявність на момент опромінення інших захворювань організму, які знижують його опірність.

Для забезпечення радіаційної безпеки осіб, які в професійних цілях постійно або періодично контактують з радіоактивним випромінюванням, розроблені науково обґрунтовані допустимі дози. Граничні допустимі дози розроблені для трьох критичних груп організму:

все тіло, гонади, червоний кістковий мозок – 0, 05 Зв/рік;

м’язи, жирова тканина, печінка, селезінка, нирки, травний канал, легені, кришталик ока та інші, крім тих, що віднесені до 1 і 3 груп – 0, 15 Зв/рік;

шкіряний покрив, кісткова тканина, кисті рук, передпліччя, щиколотки, стопи – 0, 3 Зв/рік.

Допустимі дози опромінення населення визначають за виникненням віддалених ефектів і генетичних наслідків.

Список використаних джерел:

Біогеохімія: Навч. посіб. для студ. заоч. форми навч. за спец. «Екол. та охорона навколиш. середовища» / В. І. Дорохов, Г. В. Павлюк, Б. М. Федишин; Ред. : В. І. Дорохов. – Житомир: Полісся, 2004. – 142 с.

Екологічна радіогеохімія: Навч. посіб. / Ю. Г. Тютюнник, Е. С. Яновська; Київ. нац. ун-т ім. Т. Шевченка. – К. : ВПЦ «Київ. ун-т», 2004. – 187 с.

Екологія / Ред. : М. Ф. Смирний. – Луганськ, 2005. – 207 с.

Екологія і охорона навколишнього середовища: навч. посіб. / Ю. Д. Бойчук, Е. М. Солошенко, О. В. Бугай. – 4-е вид., виправл. і доповн. – Суми: Унів. кн., 2007. – 315 с.

Радіоекологія та можливі наслідки використання енергії атома: навч. посіб. / І. М. Мерленко. – Луцьк: ПП Іванюк В. П., 2009. – 530 с.

Радіоекологія: навч. посіб. / М. О. Клименко; Нац. ун-т вод. госп-ва та природокористування. – Рівне, 2008. – 224 с.