Радиация как экологический фактор Курсовая работа (проект)

ВВЕДЕНИЕ

Постигая законы природы и используя научно-технический прогресс в своей практической деятельности, человек становится все более могущественным. Современному человеку многое под силу. Но технический прогресс имеет и оборотную, «теневую» сторону – возрастает непоправимый ущерб, наносимый природе.

С открытием радиоактивности в конце XIX в. возникла проблема радиационной угрозы, которая и по сей день будоражит умы человечества. За минувшее столетие радиация из фактора лабораторной слу­чайности превратилась в глобальный экологический фактор среды.

И радиоактивность, и сопутствующие ей ионизирующие излучения существовали на Земле задолго до зарождения на ней жизни и присутствовали в космосе до возникновения самой Земли. Ионизирующее излучение сопровождало и Большой взрыв, с которого, как сейчас полагают, началось существование нашей Вселенной около 20 миллиардов лет назад. С того времени радиация постоянно наполняет космическое пространство. Радиоактивные материалы вошли в состав Земли с самого ее рождения. Даже человек слегка радиоактивен, так как во всякой живой ткани присутствуют в следовых количествах радиоактивные вещества.

Мировая общественность стала проявлять серьезную озабоченность по поводу воздействия ионизирующих излучений на человека и окружающую среду с начала 50-х годов. Дело не только в том, что у всех в памяти были еще свежи ужасы бомбардировок Хиросимы и Нагасаки, но и в том, что в результате испытаний ядерного оружия в атмосфере, проводимых тремя странами, радиоактивный материал стал распространяться по всему земному шару. О действии радиоактивных осадков на человека и окружающую среду было известно в то время очень мало, высказывались лишь многочисленные гипотезы о том, как повлияет на здоровье человека облучение от этого широко распространившегося источника радиации.

Актуальность исследования: проблема радиационного загрязнения стала одной из наиболее значимых и изучаемых многими дисциплинами естественнонаучного цикла.

Радиоактивность следует рассматривать как неотъемлемую часть нашей жизни, но без знания закономерностей процессов, связанных с радиационным излучением, невозможно реально оценить ситуацию.

1 Понятие радиоактивности

Радиоактивность – способность некоторых атомных ядер самопроизвольно (спонтанно) превращаться в другие ядра с испусканием частиц [1, с.26].

Радиоактивный распад ядра возможен тогда, когда он энергетически выгоден, т.е. сопровождается выделением энергии. Условием этого является превышение массы M исходного ядра суммы масс mi продуктов распада, которому соответствует неравенство M > ∑mi. Это условие является необходимым, но не всегда достаточным. Распад может быть запрещен другими законами сохранения – сохранения момента количества движения, электрического заряда, барионного заряда и т.д.

Радиоактивный распад характеризуется временем жизни радиоактивного изотопа, типом испускаемых частиц, их энергиями.

Основными видами радиоактивного распада являются:

α-распад – испускание атомным ядром α-частицы;

β-распад – испускание атомным ядром электрона и антинейтрино, позитрона и нейтрино, поглощение ядром атомного электрона с испусканием нейтрино;

γ-распад – испускание атомным ядром γ-квантов;

спонтанное деление – распад атомного ядра на два осколка сравнимой массы.

Нейтроны – электрически нейтральные частицы, возникают главным образом непосредственно вблизи работающего атомного реактора, куда доступ, естественно, регламентирован. Рентгеновское излучение подобно гамма-излучению, но имеет меньшую энергию. Кстати, наше Солнце – один из естественных источников рентгеновского излучения, но земная атмосфера обеспечивает от него надежную защиту.

2 Радиоактивность как экологический фактор. Основные источники радиации

Экологический фактор – это любой элемент или условие окружающей среды, оказывающие на организм внешнее воздействие и вызывающее у него приспособительные реакции [24, с. 64].

Экологические факторы отличаются значительной изменчивостью во времени и пространстве. Один и тот же фактор среды имеет разное значение в жизни совместно обитающих организмов.

Экологические факторы многообразны, при этом каждый фактор является совокупностью соответствующего условия среды и его ресурса (запаса в среде).

Экологические факторы среды принято делить на две группы: факторы косной (неживой) природы – абиотические или абиогенные; факторы живой природы – биотические или биогенные.

Радиоактивность относится к абиотическим экологическим факторам.

Существуют разные источники радиоактивного излучения. Все они подразделяются на естественные (существующие в природе) и искусственные (синтезированные с помощью ядерных реакций)

К естественным источникам радиоактивности можно отнести:

1. Космическое излучение

Космическое излучение представляет собой поток высокоэнергетических частиц, падающий на Землю из Космоса. Космическое излучение является следствием различных ядерных процессов, происходящих в недрах звезд и в ядрах галактик. Определенная часть потока

космического излучения обусловлена процессами на Солнце. При увеличении солнечной активности интенсивность космического излучения возрастает.

Различают первичное и вторичное космическое излучение.

Первичное космическое излучение представляет собой поток частиц высокой энергии, попадающих в земную атмосферу из межзвездного пространства. Оно состоит в основном из протонов (90%) и a-частиц (около 10%). В меньших количествах (около 1%) присутствуют нейтроны, фотоны, электроны и ядра легких элементов: лития, бериллия, бора, углерода, азота, кислорода, фтора [2, с. 42].

Большая часть первичного космического излучения возникает в пределах нашей Галактики при звездных взрывах и образовании сверхновых звезд. Это так называемое галактическое космическое излучение. Кроме того, при солнечных вспышках возникает солнечное космическое излучение.

3 Биологические последствия радиоактивного излучения

Считается, что радиация в любых дозах очень опасна. Ее влияние на живой организм может носить, как и позитивный характер: использование в медицине, так и негативный: лучевая болезнь.

Можно с уверенностью сказать, что практически нет ни одного организма, который невозможно было бы убить ионизирующим излучением, нет такой жизненной функции, которая не подавлялась бы в результате радиационного воздействия. Однако еще на заре радиобиологических исследований было известно, что различные биологические объекты обладают неодинаковой устойчивостью к поражающему действию ионизирующей радиации (см. Приложение 1).

Результаты экспериментального облучения показывают, что наиболее чувствительны к действию радиации млекопитающие, за ними следуют птицы, рыбы, пресмыкающиеся и насекомые. Чувствительность растений к излучению варьируется в самых широких пределах, частично совпадая с показателями для животных. Менее всего чувствительны к высоким дозам радиации мхи, лишайники, водоросли и микроорганизмы, в частности бактерии и вирусы [9, с. 115].

Микроорганизмы более устойчивы к ионизирующему излучению, чем высшие организмы. Летальная доза для них в сотни и даже тысячи раз выше, чем для животных. Степень резистентности бактерий значительно превышает тот уровень радиации, который встречается в природе. Эффект воздействия зависит от дозы облучения, возраста клеток, состава среды. Очень малые дозы активируют некоторые процессы в клетке, воздействуя на ферменты. С увеличением дозы облучения нарушается обмен веществ – лучевая болезнь, приводящая к гибели клеток.

К ионизирующему излучению наиболее устойчивы микроорганизмы (более 106 Рад). 1 Рад – это такая доза излучения, при которой на 1 г ткани приходится 100 эрг энергии. 1 Рентген=1 Рад. Млекопитающие чувствительны к дозе 100 Рад.

Основная мишень для ионизирующего излучения – ДНК. Повреждения ДНК бывают прямыми и опосредованными. Прямые – это одноцепочечные или двухцепочечные разрывы ДНК. Бывают редко.