Міністерство сільського господарства Російської Федерації
Уральська Державна академія ветеринарної медицини
Факультет ветеринарної медицини
Кафедра радіобіології
Контрольна робота
на уроках: «Ветеринарна радіобіологія»
Варіант № 6.
Шифр № 07036
3 курс, група 31 «З»
Виконала:
Локшина Світлана Євгенівна
Перевірив:
м. Троїцьк
2007
ЗМІСТ
1 Походження ядерних випромінювань
2 Основи радіаційної безпеки, методи та засоби захисту при роботі з радіоактивними речовинами
3 Патологоанатомічні зміни при променевої хвороби
Список використаної літератури
1 Походження ядерних випромінювань
Проникаюча радіація (іонізуючі випромінювання) становить велику небезпеку для здоров'я та життя людей і тварин. У великих дозах вона викликає серйозні ураження тканин організму, а в малих - онкологічні захворювання, провокує генетичні дефекти.
У природі існує певна кількість хімічних елементів, ядра атомів яких мимоволі перетворюються в ядра інших елементів. Ці перетворення супроводжуються випромінюванням, яке назвали іонізуючим випромінюванням, а саме явище розпаду ядер - радіоактивністю.
Іонізуючі випромінювання являють собою потоки елементарних частинок і квантів електромагнітного випромінювання, здатного викликати іонізацію атомів і молекул середовища, в якій вони поширюються.
Радіоактивне випромінювання невидиме. Воно виявляється за допомогою різних явищ, що відбуваються при його дії на речовину (свічення люмінофорів або флуоресціюючих екранів, іонізація речовини, почорніння фотоемульсії після прояву і т. п.)
До іонізуючим випромінюванням ставляться:
альфа-випромінювання (α-випромінювання) - являють собою ядра атомів гелію і складаються з двох протонів і двох нейтронів; вони мають подвійний позитивний заряд і відносно велику масу, рівну 4,003 а.е.м. α-частинки перевищують масу електрона в 7300 разів; енергія їх коливається в межах 2-11 МеВ. Для кожного даного ізотопу енергія α-частинок постійна. У спектрі альфа-випромінювання дуже незначний відсоток короткопробежних і дліннопробежних частинок, тому альфа-випромінювання вважають монохроматичним. Пробіг альфа-часток в повітрі складає в залежності від енергії 2-10 см, в біологічних тканинах - кілька десятків мікрон. Так як альфа-частинки масивні і мають порівняно великою енергією, шлях їх в речовині прямолінійний, вони викликають сильно виражені ефекти іонізації і флуоресценції. У повітрі на 1 см шляху α-частинка утворює 100-250 тис. пар іонів. Тому альфа-випромінювачі при попаданні в організм украй небезпечні для людини і тварин. Вся енергія α-частинок передається клітинам організму, що завдає їм шкоди;
бета-випромінювання (β-випромінювання) - представляє потік часток (електрони і позитрони), що випускаються ядрами при бета-розпаді. β-частинки одного і того ж радіоактивного елемента володіють різним запасом енергії. Це пояснюється тим, що при бета-розпаді з атомного ядра вилітають одночасно з β-частинкою нейтрино. Енергія, що звільняється при кожному акті розпаду, розподіляється між β-частинкою і нейтрино. Якщо β-частинка вилітає з ядра з великим запасом енергії, то нейтрино випускається з малим рівнем енергії і навпаки. Тому енергетичний спектр бета-випромінювання суцільний або безперервний. Середня енергія β-частинок в спектрі дорівнює приблизно 1 / 3 їх максимальної енергії. Оскільки β-частинки одного і того ж радіоактивного елемента мають різний запас енергії, то величина їх пробігу в одній і тій же середовищі буде неоднаковою. Шлях β-частинок в речовині звивистий, так як, маючи вкрай малою масою, вони легко змінюють напрямок руху під дією електричних полів зустрічних атомів. Бета-випромінювання утворює 50-100 пар іонів на 1 см шляху в повітрі і має «розсіяний тип іонізації». Пробіг β-частинок в повітрі може становити в залежності від енергії до 25 м, в біологічних тканинах - до 1 см. Швидкість руху β-частинок у вакуумі дорівнює 1 ∙ жовтні 1910 -2,9 ∙ 10 10 см / с (0,3 -0,99 швидкості світла). Різні радіоактивні ізотопи значно відрізняються один від одного за рівнем енергії бета-частинок. Максимальна енергія бета-частинок різних елементів має широкі межі від 0,015-0,05 МеВ (м'яке бета-випромінювання) до 3-12 МеВ (жорстке бета-випромінювання);
гамма-випромінювання (γ-випромінювання) - являє собою потік електромагнітних хвиль; це, як і радіохвилі, видиме світло, ультрафіолетові та інфрачервоні промені, а також рентгеновимі випромінювання. Різні види електромагнітного випромінювання відрізняються умовами утворення і певними властивостями (довжиною хвилі й енергією). Рентгеновимі випромінювання виникає при гальмуванні швидких електронів в електричному полі ядра атомів речовини (гальмівне рентгеновимі випромінювання) або при перебудові електронних оболонок атомів при іонізації і порушення атомів і молекул (характеристичне рентгеновимі випромінювання). При різних переходах атомів і молекул зі збудженого стану в збудженому може відбуватися випускання видимого світла, інфрачервоних і ультрафіолетових променів. Гамма-кванти - це випромінювання ядерного походження. Вони випускаються ядрами атомів при альфа-і бета-розпаді природних і штучних радіонуклідів у тих випадках, коли в дочірньому ядрі виявляється надлишок енергії, не захоплений корпускулярним випромінюванням (альфа-чи бета-частинкою). Цей надлишок миттєво висвічується у вигляді γ-квантів. Гамма-кванти позбавлені маси спокою. Це означає, що фотони існують тільки в русі. Вони не мають заряду і тому в електричному і магнітному полі не відхиляються. У речовині і вакуумі γ-промені поширюються прямолінійно і рівномірно на всі боки від джерела. Швидкість поширення їх у вакуумі дорівнює швидкості світла (3 • 10 10 см / с). Енергія γ-кванта пропорційна частоті коливань. Частота коливань гамма-квантів пов'язана з довжиною їх хвилі. Чим більше довжина хвилі, тим менше частота коливань, і навпаки, частота коливань обернено пропорційна довжині хвилі. Чим менше довжина хвилі і більше частота коливань випромінювання, тим більше його енергія і, отже, проникаюча здатність. Енергія гамма-випромінювання природних радіоактивних елементів коливається від декількох кеВ до 2-3 МеВ і рідко досягає 5-6 МеВ. Гамма-кванти, не маючи заряду і маси спокою, викликають слабке іонізуюче дію, але володіють великою проникаючою здатністю. Шлях пробігу в повітрі досягає 100-150 м.
Випромінювання різних видів роблять неоднаковий вплив на організм, що пояснюється різною їх іонізуючої здатністю.
Так, альфа-випромінювання не здатні проникнути через зовнішній шар шкіри і не представляють небезпеки до тих пір, поки речовини, що випускають альфа-частинки не потраплять всередину організму.
Бета-випромінювання небезпечні для організму, особливо при попаданні радіоактивних речовин на шкіру або всередину організму.
Гамма-випромінювання має порівняно невеликий іонізуючої активністю, але в силу дуже високу проникаючу здатність становить велику небезпеку для організм.
Всі живі істоти на землі постійно зазнають впливу іонізуючої радіації шляхом зовнішнього і внутрішнього опромінення за рахунок природних (космічне випромінювання і природні радіоактивні речовини) і штучних (відходи атомної промисловості, радіоактивні ізотопи, що використовуються в біології, медицині та сільському господарстві та ін) джерел іонізуючих випромінювань.
Космічне випромінювання - це іонізуюче випромінювання, безперервно падаюче на поверхню землі із світового простору (первинне космічне випромінювання) і що утворюється в земній атмосфері в результаті взаємодії первинного космічного випромінювання з атомами повітря (вторинне космічне випромінювання).
Первинний компонент космічних променів утворюється внаслідок виверження і випаровування матерії з поверхні зірок і туманностей космічного простору. Він складається в основному з ядер легких атомів: водню - протонів (79%), гелію - α-частинок (20%), літію, берилію, бору, вуглецю, азоту, кисню і інших елементів, більшість з яких мають дуже високу енергію - в інтервалі 3 • 10 Вересня -15 • 10 вересня еВ, а деякі - 10 17 -10 18 еВ. Такі великі енергії первинні космічні частки набувають за рахунок прискорення їх у змінних електромагнітних полях зірок, багаторазового прискорення в магнітних полях зірок, багаторазового прискорення в магнітних полях хмар космічного пилу міжзоряного простору і у розширення оболонках нових і наднових зірок. Однак лише деякі частинки досягають поверхні землі, так як вони взаємодіють з атомами повітря, народжуючи потоки частинок вторинного космічного випромінювання. Тому основну масу космічних променів, що досягають поверхні землі, складає вторинне космічне випромінювання.
Вторинне космічне випромінювання складається з усіх відомих елементарних частинок і випромінювань. Основну масу їх, що сягають рівня моря, складають: μ ±-і π ±-мезони (70%), електрони і позитрони (26%), первинні протони (0,05%), γ-кванти, швидкі і надшвидкі нейтрони.
Вторинне космічне випромінювання за рівнем енергії і складу:
1) м'який, або малопронікающій, компонент об'єднує електрони, позитрони, γ-кванти і частково швидкі протони з енергіями близько 100 МеВ;
2) жорсткий, або сільнопронікающій, - складається в основному з μ ±-мезонів з енергіями близько 600 МеВ, невеликої кількості надшвидких протонів, з енергією понад 400 МеВ, α-частинок і незначної кількості π ±-мезонів;
3) сільноіонізірующій - містить продукти ядерних розщеплень: протони, α-частинки, дейтронів, тритони і важчі осколки ядер з енергією 10-15 МеВ;
4) нейтронний компонент - нейтрони різних енергій.
На рівні моря космічне випромінювання складається в основному, як правило, з м'якого і жорсткого компонентів.
М'який компонент поглинається шарами свинцю товщиною 8-10 см і заліза - 15-20 см; жорсткий - проходить через свинець товщиною більше метра, його можна знайти під землею й під водою на глибині декількох кілометрів.
Частинки м'якого і жорсткого компонентів, володіючи великими енергіями в речовині, створюють найменшу щільність іонізації. Тому їх відносна біологічна ефективність прирівнюється до 1.
Частинки сільноіонізірующего компонента володіють великою щільністю іонізації. Їх відносна біологічна ефективність прирівнюється до відносної біологічної ефективності протонів, нейтронів і α-частинок з енергією 10-15 МеВ, тобто вона дорівнює 10.
На рівні моря сільноіонізірующіе частки становлять 0,5%, а слабоіонізірующіе - 99,5%.
Природні радіоактивні речовини:
U, Th з продуктами їх розпаду, 40 К і 87 Rb;
малопоширені ізотопи та ізотопи з великим періодом напіврозпаду: 48 Ca, 96 Zr, 113 In, 124 Sn, 130 Te, 138 La, 150 Nd, 152 Sm, 176 Lu, 180 W, 187 Re, 209 Bi;
радіоактивні ізотопи 14 C, 3 H, 7 Be, 10 Be, які утворюються безперервно під дією космічного випромінювання.
Найбільш поширеним радіоактивним ізотопом земної кори є 87 Rb, зміст якого значно вище урану, торію і особливо 40 К. Однак радіоактивність 40 К в земній корі перевищує радіоактивність суми всіх інших природних радіоактивних елементів: 87 Rb характеризується м'яким бета-випромінюванням і має великий період напіврозпаду, а розпад 40 К супроводжується відносно жорстким бета-і гамма-випромінюванням. Калій-40 широко розсіяли в грунтах і міцно утримують глинами внаслідок процесів сорбції. Глинисті грунти майже скрізь багатшими радіоактивними елементами, ніж піщані та вапняки.
Радіоактивні важкі елементи (уран, торій, радій) містяться переважно в гірських гранітних породах. У різних районах земної кулі доза гама-випромінювання різних земних порід біля поверхні землі коливається в значних межах - 26-1150 мрад / рік. Проте є райони, де внаслідок виходу на поверхню землі радіоактивних руд і порід, а також значною домішки в грунті урану і радію доза природного фону становить 12-70 рад / рік, що в 100-500 разів вище середньосвітового фону.
Так як земні породи використовують як будівельний матеріал, то від останнього залежить гамма-радіація всередині будівлі. Найбільші значення гамма-радіації встановлені в будинках із залізобетону з глиноземом - 171 мрад / рік, найменше - у дерев'яних будинках - 50 мрад / рік.
Радіоактивність воді надають в основному уран, торій і радій, що утворюють розчинні комплексні сполуки, які вимиваються грунтовими водами, а також газоподібні продукти їх радіоактивних перетворень - радону і торону. Концентрація радіоактивних елементів у річках менше, ніж у морях і озерах, а зміст їх в прісноводних джерелах залежить від типу гірських порід, кліматичних факторів, рельєфу місцевості.
Радіоактивність атмосфери обумовлена наявністю в ній радіоактивних речовин у газоподібному стані (радон, торону, вуглець-14, тритій) або у вигляді аерозолів (калій-40, уран, радій). Радону і торону надходить із земних порід, а вуглець і тритій утворюються з атомів азоту і водню в результаті впливу на їх ядра нейтронів вторинного космічного випромінювання.
Сумарна радіоактивність атмосферного повітря коливається в широких межах (2 • 10 -14 -4,4 • 10 -13 Кі / л) і залежить від місця, часу року, погодних умов і від стану магнітного поля Землі.
З природних радіоактивних речовин найбільшу питому активність в рослинах становить 40 К (1,2 • 10 -9 -1 • 10 -8 Кі / кг), особливо у бобових рослинах: горосі, бобах, квасолі, сої. Вміст у рослинах урану, радію, торію і вуглецю-14 мізерно мало.
У тварин організмах зазвичай міститься 40 До менше, ніж у рослинах.
Уран, торій і вуглець-14 зустрічаються в біологічних об'єктах в дуже незначних концентраціях у порівнянні з 40 К.
Таким чином, на організм тварин впливають зовнішні джерела природного радіоактивного фону - космічна радіація і випромінювання природних радіонуклідів, розсіяних в грунті, воді, повітрі, будівельних та інших матеріалах, а також джерела природної радіації 40 К, 226 Ra, 14 C, 3 H , що містяться в самому організмі і надходять у нього в складі їжі, води і повітря.
Ці зовнішні та внутрішні джерела, діючи безперервно, повідомляють організму певну поглинену дозу.
При ядерних вибухах здійснюється реакція поділу ядер важких елементів (235 U, 239 Pu, 233 U, 238 U), що виникає в результаті дії на них нейтронів.
При ядерних вибухах утворюється близько 250 ізотопів 35 елементів (з них 225 радіоактивних) як безпосередніх осколків поділу ядер важких елементів (235 U, 239 Pu, 233 U, 238 U), так і продуктів їх розпаду.
Кількість радіоактивних продуктів поділу зростає відповідно потужності ядерного заряду. Частина утворилися радіоактивних продуктів поділу розпадається в найближчі секунди і хвилини після вибуху, інша частина має період напіврозпаду близько декількох годин. Інші радіонукліди, такі як 86 Rb, 89 Sr, 91 Y, 95 Cd, 125 Sn, 125 Te, 131 J, 133 Xe, 136 Cs, 140 Ba, 141 Ce, 156 Eu, 161 Vb, мають періодом напіврозпаду в кілька днів , а 85 Kr, 90 Sr, 106 Ru, 125 Sb, 137 Cs, 147 Pm, 151 Sm, 155 Eu - від одного року до декількох десятків років.
Група, що складається з 87 Rb, 93 Zr, 129 J, 135 Cs, 144 Nd, 137 Sm, характеризується надзвичайно повільним розпадом, триваючим мільйони років.
Більшість утворюються радіонуклідів є бета-і гамма-випромінювачами, інші випускають або тільки бета-, або альфа-частинки.
Додатковим джерелом радіоактивного забруднення місцевості в районі вибуху служить наведена радіоактивність, що виникає в результаті дії потоку нейтронів, що утворюються при ланцюговій реакції розподілу урану або плутонію, на ядра атомів різних речовин навколишнього середовища (реакція активації).
Сумарна активність залишків ядерного заряду і радіонуклідів, що утворилися в результаті реакції активації, набагато менше загальної активності радіоактивних продуктів поділу. Останні є основним джерелом радіоактивного забруднення зовнішнього середовища.
У перші місяці після ядерного вибуху небезпеку в суміші уламків поділу представляють 131 J, 140 Ba і 89 Sr, а в подальшому - 90 Sr і 137 Cs.
Радіоактивні нукліди складають суміш продуктів поділу, швидкість розпаду яких неоднакова. Тому співвідношення їх у цій суміші з плином часу буде безупинно змінюватися в бік збагачення її довгоживучими продуктами поділу внаслідок розпаду короткоіснуючих радіонуклідів. Активність продуктів атомного вибуху особливо швидко знижується в перші години та добу, оскільки в загальній масі всіх радіоактивних продуктів найбільшу кількість ізотопів мають малий період напіврозпаду.
Уральська Державна академія ветеринарної медицини
Факультет ветеринарної медицини
Кафедра радіобіології
Контрольна робота
на уроках: «Ветеринарна радіобіологія»
Варіант № 6.
Шифр № 07036
3 курс, група 31 «З»
Виконала:
Локшина Світлана Євгенівна
Перевірив:
м. Троїцьк
2007
ЗМІСТ
1 Походження ядерних випромінювань
2 Основи радіаційної безпеки, методи та засоби захисту при роботі з радіоактивними речовинами
3 Патологоанатомічні зміни при променевої хвороби
Список використаної літератури
1 Походження ядерних випромінювань
Проникаюча радіація (іонізуючі випромінювання) становить велику небезпеку для здоров'я та життя людей і тварин. У великих дозах вона викликає серйозні ураження тканин організму, а в малих - онкологічні захворювання, провокує генетичні дефекти.
У природі існує певна кількість хімічних елементів, ядра атомів яких мимоволі перетворюються в ядра інших елементів. Ці перетворення супроводжуються випромінюванням, яке назвали іонізуючим випромінюванням, а саме явище розпаду ядер - радіоактивністю.
Іонізуючі випромінювання являють собою потоки елементарних частинок і квантів електромагнітного випромінювання, здатного викликати іонізацію атомів і молекул середовища, в якій вони поширюються.
Радіоактивне випромінювання невидиме. Воно виявляється за допомогою різних явищ, що відбуваються при його дії на речовину (свічення люмінофорів або флуоресціюючих екранів, іонізація речовини, почорніння фотоемульсії після прояву і т. п.)
До іонізуючим випромінюванням ставляться:
альфа-випромінювання (α-випромінювання) - являють собою ядра атомів гелію і складаються з двох протонів і двох нейтронів; вони мають подвійний позитивний заряд і відносно велику масу, рівну 4,003 а.е.м. α-частинки перевищують масу електрона в 7300 разів; енергія їх коливається в межах 2-11 МеВ. Для кожного даного ізотопу енергія α-частинок постійна. У спектрі альфа-випромінювання дуже незначний відсоток короткопробежних і дліннопробежних частинок, тому альфа-випромінювання вважають монохроматичним. Пробіг альфа-часток в повітрі складає в залежності від енергії 2-10 см, в біологічних тканинах - кілька десятків мікрон. Так як альфа-частинки масивні і мають порівняно великою енергією, шлях їх в речовині прямолінійний, вони викликають сильно виражені ефекти іонізації і флуоресценції. У повітрі на 1 см шляху α-частинка утворює 100-250 тис. пар іонів. Тому альфа-випромінювачі при попаданні в організм украй небезпечні для людини і тварин. Вся енергія α-частинок передається клітинам організму, що завдає їм шкоди;
бета-випромінювання (β-випромінювання) - представляє потік часток (електрони і позитрони), що випускаються ядрами при бета-розпаді. β-частинки одного і того ж радіоактивного елемента володіють різним запасом енергії. Це пояснюється тим, що при бета-розпаді з атомного ядра вилітають одночасно з β-частинкою нейтрино. Енергія, що звільняється при кожному акті розпаду, розподіляється між β-частинкою і нейтрино. Якщо β-частинка вилітає з ядра з великим запасом енергії, то нейтрино випускається з малим рівнем енергії і навпаки. Тому енергетичний спектр бета-випромінювання суцільний або безперервний. Середня енергія β-частинок в спектрі дорівнює приблизно 1 / 3 їх максимальної енергії. Оскільки β-частинки одного і того ж радіоактивного елемента мають різний запас енергії, то величина їх пробігу в одній і тій же середовищі буде неоднаковою. Шлях β-частинок в речовині звивистий, так як, маючи вкрай малою масою, вони легко змінюють напрямок руху під дією електричних полів зустрічних атомів. Бета-випромінювання утворює 50-100 пар іонів на 1 см шляху в повітрі і має «розсіяний тип іонізації». Пробіг β-частинок в повітрі може становити в залежності від енергії до 25 м, в біологічних тканинах - до 1 см. Швидкість руху β-частинок у вакуумі дорівнює 1 ∙ жовтні 1910 -2,9 ∙ 10 10 см / с (0,3 -0,99 швидкості світла). Різні радіоактивні ізотопи значно відрізняються один від одного за рівнем енергії бета-частинок. Максимальна енергія бета-частинок різних елементів має широкі межі від 0,015-0,05 МеВ (м'яке бета-випромінювання) до 3-12 МеВ (жорстке бета-випромінювання);
гамма-випромінювання (γ-випромінювання) - являє собою потік електромагнітних хвиль; це, як і радіохвилі, видиме світло, ультрафіолетові та інфрачервоні промені, а також рентгеновимі випромінювання. Різні види електромагнітного випромінювання відрізняються умовами утворення і певними властивостями (довжиною хвилі й енергією). Рентгеновимі випромінювання виникає при гальмуванні швидких електронів в електричному полі ядра атомів речовини (гальмівне рентгеновимі випромінювання) або при перебудові електронних оболонок атомів при іонізації і порушення атомів і молекул (характеристичне рентгеновимі випромінювання). При різних переходах атомів і молекул зі збудженого стану в збудженому може відбуватися випускання видимого світла, інфрачервоних і ультрафіолетових променів. Гамма-кванти - це випромінювання ядерного походження. Вони випускаються ядрами атомів при альфа-і бета-розпаді природних і штучних радіонуклідів у тих випадках, коли в дочірньому ядрі виявляється надлишок енергії, не захоплений корпускулярним випромінюванням (альфа-чи бета-частинкою). Цей надлишок миттєво висвічується у вигляді γ-квантів. Гамма-кванти позбавлені маси спокою. Це означає, що фотони існують тільки в русі. Вони не мають заряду і тому в електричному і магнітному полі не відхиляються. У речовині і вакуумі γ-промені поширюються прямолінійно і рівномірно на всі боки від джерела. Швидкість поширення їх у вакуумі дорівнює швидкості світла (3 • 10 10 см / с). Енергія γ-кванта пропорційна частоті коливань. Частота коливань гамма-квантів пов'язана з довжиною їх хвилі. Чим більше довжина хвилі, тим менше частота коливань, і навпаки, частота коливань обернено пропорційна довжині хвилі. Чим менше довжина хвилі і більше частота коливань випромінювання, тим більше його енергія і, отже, проникаюча здатність. Енергія гамма-випромінювання природних радіоактивних елементів коливається від декількох кеВ до 2-3 МеВ і рідко досягає 5-6 МеВ. Гамма-кванти, не маючи заряду і маси спокою, викликають слабке іонізуюче дію, але володіють великою проникаючою здатністю. Шлях пробігу в повітрі досягає 100-150 м.
Випромінювання різних видів роблять неоднаковий вплив на організм, що пояснюється різною їх іонізуючої здатністю.
Так, альфа-випромінювання не здатні проникнути через зовнішній шар шкіри і не представляють небезпеки до тих пір, поки речовини, що випускають альфа-частинки не потраплять всередину організму.
Бета-випромінювання небезпечні для організму, особливо при попаданні радіоактивних речовин на шкіру або всередину організму.
Гамма-випромінювання має порівняно невеликий іонізуючої активністю, але в силу дуже високу проникаючу здатність становить велику небезпеку для організм.
Всі живі істоти на землі постійно зазнають впливу іонізуючої радіації шляхом зовнішнього і внутрішнього опромінення за рахунок природних (космічне випромінювання і природні радіоактивні речовини) і штучних (відходи атомної промисловості, радіоактивні ізотопи, що використовуються в біології, медицині та сільському господарстві та ін) джерел іонізуючих випромінювань.
Космічне випромінювання - це іонізуюче випромінювання, безперервно падаюче на поверхню землі із світового простору (первинне космічне випромінювання) і що утворюється в земній атмосфері в результаті взаємодії первинного космічного випромінювання з атомами повітря (вторинне космічне випромінювання).
Первинний компонент космічних променів утворюється внаслідок виверження і випаровування матерії з поверхні зірок і туманностей космічного простору. Він складається в основному з ядер легких атомів: водню - протонів (79%), гелію - α-частинок (20%), літію, берилію, бору, вуглецю, азоту, кисню і інших елементів, більшість з яких мають дуже високу енергію - в інтервалі 3 • 10 Вересня -15 • 10 вересня еВ, а деякі - 10 17 -10 18 еВ. Такі великі енергії первинні космічні частки набувають за рахунок прискорення їх у змінних електромагнітних полях зірок, багаторазового прискорення в магнітних полях зірок, багаторазового прискорення в магнітних полях хмар космічного пилу міжзоряного простору і у розширення оболонках нових і наднових зірок. Однак лише деякі частинки досягають поверхні землі, так як вони взаємодіють з атомами повітря, народжуючи потоки частинок вторинного космічного випромінювання. Тому основну масу космічних променів, що досягають поверхні землі, складає вторинне космічне випромінювання.
Вторинне космічне випромінювання складається з усіх відомих елементарних частинок і випромінювань. Основну масу їх, що сягають рівня моря, складають: μ ±-і π ±-мезони (70%), електрони і позитрони (26%), первинні протони (0,05%), γ-кванти, швидкі і надшвидкі нейтрони.
Вторинне космічне випромінювання за рівнем енергії і складу:
1) м'який, або малопронікающій, компонент об'єднує електрони, позитрони, γ-кванти і частково швидкі протони з енергіями близько 100 МеВ;
2) жорсткий, або сільнопронікающій, - складається в основному з μ ±-мезонів з енергіями близько 600 МеВ, невеликої кількості надшвидких протонів, з енергією понад 400 МеВ, α-частинок і незначної кількості π ±-мезонів;
3) сільноіонізірующій - містить продукти ядерних розщеплень: протони, α-частинки, дейтронів, тритони і важчі осколки ядер з енергією 10-15 МеВ;
4) нейтронний компонент - нейтрони різних енергій.
На рівні моря космічне випромінювання складається в основному, як правило, з м'якого і жорсткого компонентів.
М'який компонент поглинається шарами свинцю товщиною 8-10 см і заліза - 15-20 см; жорсткий - проходить через свинець товщиною більше метра, його можна знайти під землею й під водою на глибині декількох кілометрів.
Частинки м'якого і жорсткого компонентів, володіючи великими енергіями в речовині, створюють найменшу щільність іонізації. Тому їх відносна біологічна ефективність прирівнюється до 1.
Частинки сільноіонізірующего компонента володіють великою щільністю іонізації. Їх відносна біологічна ефективність прирівнюється до відносної біологічної ефективності протонів, нейтронів і α-частинок з енергією 10-15 МеВ, тобто вона дорівнює 10.
На рівні моря сільноіонізірующіе частки становлять 0,5%, а слабоіонізірующіе - 99,5%.
Природні радіоактивні речовини:
U, Th з продуктами їх розпаду, 40 К і 87 Rb;
малопоширені ізотопи та ізотопи з великим періодом напіврозпаду: 48 Ca, 96 Zr, 113 In, 124 Sn, 130 Te, 138 La, 150 Nd, 152 Sm, 176 Lu, 180 W, 187 Re, 209 Bi;
радіоактивні ізотопи 14 C, 3 H, 7 Be, 10 Be, які утворюються безперервно під дією космічного випромінювання.
Найбільш поширеним радіоактивним ізотопом земної кори є 87 Rb, зміст якого значно вище урану, торію і особливо 40 К. Однак радіоактивність 40 К в земній корі перевищує радіоактивність суми всіх інших природних радіоактивних елементів: 87 Rb характеризується м'яким бета-випромінюванням і має великий період напіврозпаду, а розпад 40 К супроводжується відносно жорстким бета-і гамма-випромінюванням. Калій-40 широко розсіяли в грунтах і міцно утримують глинами внаслідок процесів сорбції. Глинисті грунти майже скрізь багатшими радіоактивними елементами, ніж піщані та вапняки.
Радіоактивні важкі елементи (уран, торій, радій) містяться переважно в гірських гранітних породах. У різних районах земної кулі доза гама-випромінювання різних земних порід біля поверхні землі коливається в значних межах - 26-1150 мрад / рік. Проте є райони, де внаслідок виходу на поверхню землі радіоактивних руд і порід, а також значною домішки в грунті урану і радію доза природного фону становить 12-70 рад / рік, що в 100-500 разів вище середньосвітового фону.
Так як земні породи використовують як будівельний матеріал, то від останнього залежить гамма-радіація всередині будівлі. Найбільші значення гамма-радіації встановлені в будинках із залізобетону з глиноземом - 171 мрад / рік, найменше - у дерев'яних будинках - 50 мрад / рік.
Радіоактивність воді надають в основному уран, торій і радій, що утворюють розчинні комплексні сполуки, які вимиваються грунтовими водами, а також газоподібні продукти їх радіоактивних перетворень - радону і торону. Концентрація радіоактивних елементів у річках менше, ніж у морях і озерах, а зміст їх в прісноводних джерелах залежить від типу гірських порід, кліматичних факторів, рельєфу місцевості.
Радіоактивність атмосфери обумовлена наявністю в ній радіоактивних речовин у газоподібному стані (радон, торону, вуглець-14, тритій) або у вигляді аерозолів (калій-40, уран, радій). Радону і торону надходить із земних порід, а вуглець і тритій утворюються з атомів азоту і водню в результаті впливу на їх ядра нейтронів вторинного космічного випромінювання.
Сумарна радіоактивність атмосферного повітря коливається в широких межах (2 • 10 -14 -4,4 • 10 -13 Кі / л) і залежить від місця, часу року, погодних умов і від стану магнітного поля Землі.
З природних радіоактивних речовин найбільшу питому активність в рослинах становить 40 К (1,2 • 10 -9 -1 • 10 -8 Кі / кг), особливо у бобових рослинах: горосі, бобах, квасолі, сої. Вміст у рослинах урану, радію, торію і вуглецю-14 мізерно мало.
У тварин організмах зазвичай міститься 40 До менше, ніж у рослинах.
Уран, торій і вуглець-14 зустрічаються в біологічних об'єктах в дуже незначних концентраціях у порівнянні з 40 К.
Таким чином, на організм тварин впливають зовнішні джерела природного радіоактивного фону - космічна радіація і випромінювання природних радіонуклідів, розсіяних в грунті, воді, повітрі, будівельних та інших матеріалах, а також джерела природної радіації 40 К, 226 Ra, 14 C, 3 H , що містяться в самому організмі і надходять у нього в складі їжі, води і повітря.
Ці зовнішні та внутрішні джерела, діючи безперервно, повідомляють організму певну поглинену дозу.
При ядерних вибухах здійснюється реакція поділу ядер важких елементів (235 U, 239 Pu, 233 U, 238 U), що виникає в результаті дії на них нейтронів.
При ядерних вибухах утворюється близько 250 ізотопів 35 елементів (з них 225 радіоактивних) як безпосередніх осколків поділу ядер важких елементів (235 U, 239 Pu, 233 U, 238 U), так і продуктів їх розпаду.
Кількість радіоактивних продуктів поділу зростає відповідно потужності ядерного заряду. Частина утворилися радіоактивних продуктів поділу розпадається в найближчі секунди і хвилини після вибуху, інша частина має період напіврозпаду близько декількох годин. Інші радіонукліди, такі як 86 Rb, 89 Sr, 91 Y, 95 Cd, 125 Sn, 125 Te, 131 J, 133 Xe, 136 Cs, 140 Ba, 141 Ce, 156 Eu, 161 Vb, мають періодом напіврозпаду в кілька днів , а 85 Kr, 90 Sr, 106 Ru, 125 Sb, 137 Cs, 147 Pm, 151 Sm, 155 Eu - від одного року до декількох десятків років.
Група, що складається з 87 Rb, 93 Zr, 129 J, 135 Cs, 144 Nd, 137 Sm, характеризується надзвичайно повільним розпадом, триваючим мільйони років.
Більшість утворюються радіонуклідів є бета-і гамма-випромінювачами, інші випускають або тільки бета-, або альфа-частинки.
Додатковим джерелом радіоактивного забруднення місцевості в районі вибуху служить наведена радіоактивність, що виникає в результаті дії потоку нейтронів, що утворюються при ланцюговій реакції розподілу урану або плутонію, на ядра атомів різних речовин навколишнього середовища (реакція активації).
Сумарна активність залишків ядерного заряду і радіонуклідів, що утворилися в результаті реакції активації, набагато менше загальної активності радіоактивних продуктів поділу. Останні є основним джерелом радіоактивного забруднення зовнішнього середовища.
У перші місяці після ядерного вибуху небезпеку в суміші уламків поділу представляють 131 J, 140 Ba і 89 Sr, а в подальшому - 90 Sr і 137 Cs.
Радіоактивні нукліди складають суміш продуктів поділу, швидкість розпаду яких неоднакова. Тому співвідношення їх у цій суміші з плином часу буде безупинно змінюватися в бік збагачення її довгоживучими продуктами поділу внаслідок розпаду короткоіснуючих радіонуклідів. Активність продуктів атомного вибуху особливо швидко знижується в перші години та добу, оскільки в загальній масі всіх радіоактивних продуктів найбільшу кількість ізотопів мають малий період напіврозпаду.
Так, протягом першої доби за рахунок короткоживучих ізотопів загальна активність знижується в 50 разів.
При термоядерних вибухах в момент реакції синтезу (злиття ядер легких елементів - дейтерію і тритію і освіта вища важкого ядра - гелію, що відбувається при десятках мільйонів градусів) виникає інтенсивний потік нейтронів, що викликає утворення значної кількості продуктів активації (наведеної радіоактивності), зокрема тритію, берилію, вуглецю-14.
Ядерні пристрої, засновані на принципі розподіл - синтез - поділ, забруднюють навколишнє середовище радіоактивними осколками розподілу 238 U і 239 Pw, а також тритієм і радиоуглероду. На 1 мегатонну ядерного вибуху утворюється 7,4 кг радиоуглероду-14, що кількісно в середньому дорівнює утворенню цього ізотопу в атмосфері під дією космічних променів протягом року.
Забруднення місцевості залежить від характеру ядерного вибуху (наземний, повітряний), калібру ядерного пристрою, атмосферних умов (швидкість вітру, вологість, випадання опадів, розподіл температури по висоті, яке впливає на переміщення мас повітря), географічних зон і широт.
Наземні вибухи створюють сильне забруднення безпосередньо в районі вибуху, а також на прилеглій території, над якою проходило радіоактивна хмара. При повітряному вибуху не відбувається значного локального забруднення місцевості, оскільки радіоактивні продукти поділу розпорошуються на дуже великій площі. Однак під впливом атмосферних опадів, що випали в момент проходження радіоактивної хмари, може підвищитися забруднення у тому чи іншому районі.
Середні і малі вибухи до декількох кілотонн тротилового еквівалента забруднюють в основному тропосферу (до висоти 18 км). Великі вибухи в кілька мегатонн забруднюють головним чином стратосферу (до висоти 80 км). Завдяки наявності повітряних течій частки радіоактивних продуктів поділу здатні здійснювати дуже великий шлях, аж до декількох обертів навколо земної кулі, тому радіоактивне забруднення може виникнути в будь-якій точці земної кулі, тобто настає глобальне забруднення.
При вибухах зарядів великої потужності (у декілька мегатонн) продукти вибухів розподіляються наступним чином: під час вибуху на великій висоті 99% їх затримується в стратосфері, локальних забруднень немає; при наземному вибуху 20% з них потрапляє в стратосферу, а 80% випадає в районі вибуху ; при вибухах у поверхні моря 30% залишається в стратосфері, а 70% випадає локально.
Швидкість випадання радіоактивних опадів залежить від пори року та широти місцевості: вона більше в північній півкулі, ніж у південній. У межах невеликих районів швидкість випадання може коливатися також залежно від випадання дощу або снігу протягом року.
Радіоактивні продукти ділення можуть перебувати в тропосфері близько 2-3 міс, в стратосфері - 3-9 років.
У зв'язку з широким використанням атомної енергії в мирних цілях все більшого значення набувають радіоактивні відходи промислових підприємства і установок (атомних електростанцій, підприємства з переробки ядерного матеріалу, реакторів), лабораторій та НДІ, що працюють з РР високої активності, як потенційний, а в окремих випадках і як реальний фактор локального (на обмеженій території) забруднення зовнішнього середовища.
В даний час людина стикається також зі штучними джерелами радіації, не пов'язаними з забрудненням довкілля. До них відносяться рентгенівські установки, прискорювачі елементарних частинок, закриті джерела радіоактивних ізотопів, які використовуються в медицині, промисловості та науково-дослідній роботі.
2 Основи радіаційної безпеки, методи та засоби захисту при роботі з радіоактивними речовинами
Питання радіаційної безпеки в міжнародному масштабі організаційно регламентуються Міжнародною комісією з радіаційного захисту (МКРЗ), яка була створена в 1950 році на основі раніше існуючого спеціального Комітету із захисту від рентгенових променів і радію. МКРЗ тісно співпрацює з Міжнародною комісією з радіаційним одиницям (МКРЕ). Є міжнародна організація, яка займається питаннями захисту при роботах, пов'язаних з атомною енергією, - Міжнародне агентство з атомної енергії (МАГАТЕ). Крім того, при ООН створений спеціальний Науковий комітет з радіаційним проблем (ЮНЕСКО), що виконує завдання Генеральної Асамблеї ООН спільно з МКРЗ, МКРЕ та Всесвітньою організацією охорони здоров'я (ВООЗ).
Згідно зі статутом, МКРЗ знайомиться з усіма досягненнями в області захисту від випромінювань і розробляє, виходячи з основних наукових принципів, відповідні рекомендації, які затверджуються Міжнародним радіологічним конгресом. На підставі прийнятих конгресом пропозицій національні комісії країн стосовно до місцевих географічних і екологічних умов видають відповідні правила і закони, що визначають норми безпечної роботи з радіоактивними речовинами та джерелами іонізуючих випромінювань.
З урахуванням рекомендацій МКРЗ у Росії прийняті і опубліковані основні санітарні правила роботи з радіоактивними речовинами та іншими джерелами іонізуючих випромінювань і норми радіаційної безпеки, що мають законодавчий характер для всіх підприємства, установ і лабораторій незалежно від їх відомчого підпорядкування.
У радіологічних лабораторіях радіоактивні речовини можуть використовуватися як джерела іонізуючого випромінювання у закритому і відкритому вигляді. Закритим прийнято називати джерело випромінювання, пристрій і застосування якого виключає можливість попадання радіонуклідів у навколишнє середовище (закритий в металеву або скляну оболонку, металевий диск і т. д.). При використанні відкритого джерела радіонукліди можуть потрапляти у навколишнє середовище (порошки, рідини, гази). Тому можливі два шляхи впливу випромінювань - зовнішнє (від закритих та відкритих джерел) і внутрішнє (при попаданні радіоактивних речовин всередину організму при роботі з відкритими джерелами випромінювання). Найбільш небезпечна робота з відкритими джерелами випромінювання і особливо з радіонуклідами високої радіотоксичності.
У нормах радіаційної безпеки наведено гранично допустимі дози (ПДД) зовнішнього опромінення і гранично допустимі дози надходження в організм радіонуклідів при внутрішньому опроміненні для трьох категорій населення:
Категорія А - персонал (професійні працівники), особи, які безпосередньо працюють з джерелами іонізуючих випромінювань або за родом своєї роботи можуть піддатися опроміненню.
Категорія Б - окремі особи з населення, які безпосередньо з джерелами випромінювання не працюють, але можуть піддатися опроміненню. Сюди відноситься контингент населення, що проживає на території спостерігається зони (території, де дози можуть перевищити межі, встановлені для проживаючого населення).
Категорія В - населення в цілому (при оцінці генетично значимої дози опромінення).
Для визначення безпечних умов роботи з іонізуючими випромінюваннями в нормах радіаційної безпеки введені поняття ПДР і «межа дози». Під ПДР розуміють річний рівень опромінення персоналу, який не викликає при рівномірному накопиченні дози протягом 50 років виявляються сучасними методами несприятливих змін у стані здоров'я самого опромінюється і його потомства, тобто соматичних і генетичних наслідків. «Межа дози» представляє допустимий середньорічний рівень опромінення окремих осіб з населення, контрольований за усередненими дозам зовнішнього випромінювання, радіоактивним викидах і радіоактивної забрудненості об'єктів зовнішнього середовища.
ПДР зовнішнього і внутрішнього опромінення встановлюються для різних груп критичних органів і тканин. в I групу віднесені все тіло, гонади, кровотворні органи (червоний кістковий мозок) як найбільш радіопоражаемие; в II - м'язи, жирова тканина, печінка, нирки, селезінка, шлунково-кишковий тракт, легені, кришталик ока та інші органи, за винятком тих , які відносяться до I та III груп; в III - кісткова тканина, щитовидна залоза і шкірний покрив, кисті, передпліччя і ступні.
ПДР не включає доз, обумовлених природним радіоактивним фоном та отриманих при медичних обстеженнях і лікуванні. Оскільки дози медичних процедур вносять істотний внесок у генетичну дозу, норми радіаційної безпеки наказують максимально обмежити рентгенівське опромінення при профілактичних обстеженнях населення, особливо вагітних жінок і підлітків.
У всіх випадках доза накопичення до 30 років не повинна перевищувати 60 бер. Професійні працівники за винятком жінок у віці до 30 років можуть отримати протягом одного кварталу дозу для всього організму, гонад або червоного кісткового мозку, що не перевищує 3 бер, для жінок, у віці до 30 років - не більше 1,3 бер. Жінки звільняються від роботи із застосуванням радіоактивних ізотопів та інших джерел іонізуючих випромінювань на весь період вагітності, а при роботі з радіоактивними речовинами у відкритому вигляді - і на період годування дитини.
Межа соматичної дози зовнішнього та внутрішнього опромінення для персоналу не повинен перевищувати 5 бер, а для окремих осіб з населення - 0,5 бер на рік. Ця межа дози обумовлює дуже малий ступінь ризику. Встановлений межа соматичної дози для окремих осіб з населення, як максимум, застосуємо до всього населення. Разом з тим мають бути вжиті всі заходи для істотного зниження як дози опромінення, так і числа опромінюваних осіб.
Генетично значуща доза зовнішнього і внутрішнього опромінення (включаючи дозу від глобальних радіоактивних випадінь), що отримується населенням в цілому від усіх джерел випромінювання, не повинна перевищувати 5 бер за 30 років (виключаючи природний радіоактивний фон і дозу, одержувану в результаті медичних процедур).
Непланованої одноразове зовнішнє опромінення дозою понад 25 бер, а також однократне надходження в організм радіонуклідів понад п'ятикратного значення гранично допустимого надходження (ПДП) повинні розглядатися як потенційно небезпечні. Після такого впливу працівник повинен бути спрямований на медичне обстеження.
З урахуванням групи радіотоксичності і ПДР опромінення критичного органу і тканини для тієї чи іншої категорії осіб норми радіаційної безпеки передбачають межі річного надходження (ПГП) радіоактивних речовин в організм через органи травлення, дихання, а також величини середньорічних допустимих концентрацій (КФОР) їх у воді і повітрі. Значення КФОР для різних радіонуклідів наведені в нормах радіаційної безпеки. Їх обчислюють діленням меж річного надходження радіоізотопів на стандартне споживання повітря чи води.
СДК для радіоактивних речовин в тисячі і більше разів менше, ніж для інших токсичних речовин. Особливо низькі КФОР у повітрі робочих приміщень та воді встановлені для довгоживучих альфа-випромінюючих ізотопів (226 Ra, 239 Pu, 232 Th, 210 Po), здатних вибірково концентруватися в окремих органах і повільно виводитися з організму.
Середньорічні допустимі концентрації радіоактивних ізотопів у воді для окремих осіб з населення можуть бути прийняті для оцінки допустимого забруднення продуктів харчування та питної води.
3 Патологоанатомічні зміни при променевої хвороби
Гостра променева хвороба - це загальне захворювання, що виникає після одноразового або повторного опромінення значними дозами у відносно короткий проміжок часу. До однократному опроміненню при ядерних вибухах прийнято відносити безперервне опромінення протягом перших чотирьох днів після вибуху.
По тяжкості захворювання розрізняють чотири ступені хвороби: перша - легка, виникає при дозах впливу 150-200 Р; друга - середньої тяжкості, виникає при дозах 200-400 Р, а третина - важка, спостерігається при дозах 400-600 Р, четверта - вкрай важка , розвивається при дії понад 600 Р.
У розвитку гострого перебігу променевої хвороби виділяють чотири періоди: перший - початковий, або період первинних реакцій на опромінення, другий - латентний, або прихований, період уявного благополуччя, третій - період виражених клінічних ознак променевої хвороби, четвертий - період відновлення з повним або частковим одужанням .
Перебіг променевої хвороби залежить від ряду факторів: виду випромінювання, величини отриманої дози та її потужності, індивідуальних особливостей організму, від зовнішніх факторів.
Гострий перебіг променевої хвороби при вкрай важкого ступеня у крупних тварин триває 10-20 діб і зазвичай закінчується загибеллю хворих.
Смертельний результат наступає головним чином у двох періодах гострого перебігу хвороби - в перший і третій. Ранній смертельний результат спостерігається в момент опромінення організму великими дозами - «смерть під променем», або в найближчі 2-3 дні після нього. При ранній загибелі тварин патологоанатомічні зміни бувають звичайно незначними і нагадують порушення, які спостерігаються при колапсі (патологія центральної нервової системи, крово-і лімфообігу). При мікроскопічному дослідженні виявляються зміни в кістковому мозку, селезінці, лімфовузлах, у стінках капілярів та сполучної тканини. Причиною смерті тварин у ранній період хвороби є гіпоксія, що виникає внаслідок порушення ферментативної діяльності та розвитку токсемії, набряк легенів.
При тяжкого та середнього ступеня гострого перебігу променевої хвороби загибель тварин відбувається в основному в третій період захворювання. За часом це відповідає 2-4-й тижні. При розтині виявляють геморагічний діатез - крововилив у шкірі, підшкірній клітковині, на слизових оболонках, в паренхімі легень, нирок, печінки, селезінці, лімфовузлах, мозкових оболонках, іноді в речовині головного мозку. Інтенсивність геморагій сильно варіює і залежить від часу загибелі тварини, більш виражені вони при смертельних випадки на 3-4-й тижні.
Характерними морфологічними змінами є некробіотичні деструктивні процеси, які спочатку виникають в осередках крововиливів, особливо в шлунку і кишечнику. У змінених ділянках зазвичай немає або мало лейкоцитів і грануляцій, відсутні демаркаційні лінії. У червоному кістковому мозку відзначаються зміни, подібні до змін, які спостерігаються при гострих апластична анемія. Внаслідок гіперемії і крововиливів кістковий мозок соковитий, червоний, рідкої консистенції. У лімфовузлах наголошується розпад лімфоцитів. Селезінка різко зменшена, зморщена. Виявляється жирова дистрофія і вогнищеві некрози печінки. Зміни в нирках теж дистрофічного характеру.
На висоті розвитку хвороби часто виникають набряк легенів і крупозна або геморагічна пневмонії, жирова і білкова дистрофії міокарда. При мікроскопічному дослідженні сім'яників спостерігається загибель епітелію, що утворює спермії, в яєчниках - атрофія і загибель дозріваючих фолікулів. У залозах внутрішньої секреції відзначаються судинні розлади і дистрофічні зміни. Кісткова і хрящова тканини у дорослих тварин при гострому перебігу променевої хвороби не змінюються. Поразки нервових клітин носять дегенеративно-некробіотичні характер - вакуолізація, підвищене сприйняття срібла, набухання і розпад самих клітин і їх відростків.
Хронічна променева хвороба може виникати у тварин в результаті багаторазового повторюваного протягом тривалого часу зовнішнього опромінення малими дозами, а також при попаданні всередину радіоактивних ізотопів, надовго фіксують у тканинах організму. Воно може бути і наслідком гострої променевої хвороби.
При хронічному перебігу променевої хвороби уражаються майже всі системи і органи тварини. На ранніх етапах хвороба проявляється у вигляді функціональних порушень, які в подальшому можуть призводити до глибоких трофічних змін, в результаті цього майже повністю втрачаються господарсько корисні якості тварини. У таких випадках спостерігається дистрофія органів, різко пригнічується кровотворення, тканини втрачають регенераційну здатність, знижується природна імунобіологічна опірність організму до збудників інфекцій, тварина стає безплідним. У віддалені терміни (через рік і більше) можливий розвиток лейкозів і злоякісних утворень.
За глибиною ураження хронічну променеву хворобу поділяють на три ступені: легку, середню і важку.
При легкому ступені хронічного перебігу променевої хвороби характерними є функціональні порушення переважно нервово-рефлекторного порядку. Для середнього ступеня властиві більш виражені порушення регуляторних властивостей і виразна функціональна недостатність, особливо крові, органів травлення, нервової, серцево-судинної та інших систем. Важка ступінь характеризується морфологічними порушеннями деструктивного і атрофічного порядку в органах кровотворення, шлунково-кишковому тракті, нервової та інших системах.
У великої рогатої худоби.
При патологоанатомічному розтині трупів полеглих тварин спостерігаються некрози і рясні крововиливу в міокарді, в стінках шлунково-кишкового тракту, селезінці, легенях, печінці, жовчному і сечовому міхурах, очеревині, плеврі, підшкірній клітковині та інших органах. Іноді виявляються рясні крововиливу в просвіт тонкого та товстого відділів кишечника; набряк легенів; катаральна, крупозна, а іноді і геморагічна пневмонія; виразки слизової оболонки верхніх дихальних шляхів.
Найбільш характерними патологоморфологічний змінами є геморагічний діатез, пневмонія, атрофія лімфоїдної тканини і кровотворного кісткового мозку, виразки слизової оболонки шлунково-кишкового тракту. При посіві з уражених ділянок і з паренхіматозних органів зазвичай виростають численні колонії бактерій.
У коней.
При патологоанатомічному розтині трупів відзначається добре виражене задубіння, механічні пошкодження шкіри: садна, набряки, рани. Виражені блідість і крововиливи на слизових оболонках. Виявляється геморагічний діатез. Кров зсіла. Серце, як правило, буває розширено, міокард в'ялий, кольору вареного м'яса. У всіх випадках реєструється набряк легенів і геморагічна пневмонія. Селезінка завжди зменшена. Капсула її зморщена, є яскраві точкові крововиливи, зішкріб убогий. Печінка буває в'яла, кровенаполнена, з крововиливами. Нирки кровенаполнена, межі між шарами згладжені; рясні крововиливи. Лімфовузли збільшені, соковиті, на розрізі інтенсивно червоного кольору. Шлунково-кишковий тракт слабо наповнений рідким червонуватим вмістом; в стінках крововиливи різної величини і давності.
У свиней.
При патологоанатомічному розтині трупів встановлюють виражене задубіння. В шкірі та підшкірній клітковині є множинні крововиливи синьо-багряного кольору різних розмірів і конфігурацій. Кров, як правило, згорнулася. В органах грудної порожнини множинні точкові, плямисті, полосчатиє крововиливи. Лімфовузли, як правило, бувають збільшені, набряклі, кровенаполнена, темно-червоного кольору.
Верхні дихальні шляхи заповнені пінистої рожевою масою. Легкі у всіх випадках набряклі, мармурового кольору, з ділянками від рожевого до темно-червоного кольору. Відзначається геморагічна бронхопневмонія. Серце розширено, в міокарді завжди є крововиливи. Селезінка зменшена, капсула зморщена, зішкріб зі зрізу буває мізерним. Печінка часто збільшена, в'яла, поверхня органу забарвлена нерівномірно. Жовчний міхур розтягнутий, в стінці його крововиливи. Жовч густа, в'язка, темно-зеленого кольору.
Нирки найчастіше в'ялі з нерезкой кордоном між кірковим і мозковим шарами. У паренхімі нирок та стінці сечового міхура, як правило, крововиливи різної інтенсивності.
Шлунково-кишковий тракт містить дуже мало кормових мас і хімусу. Іноді в товстому відділі кишечнику химус накопичується і ущільнюється, тоді в цій ділянці відзначається виражена судинна реакція. У стінці всіх відділів травного тракту є крововиливи. Брижові лімфовузли збільшені, набряклі, темно-червоного кольору.
Список використаної літератури
1. Анненков Б.М., Юденцева Є.В. Основи сільськогосподарської радіології. - М.: Агропромиздат, 1991.
2. Бєлов А.Д., Кіршина В.А. Ветеринарна радіобіологія. - М.: Агропромиздат, 1987.
3. Бєлов А.Д., Косенко А.С., Пак В.В. Радіаційна експертиза об'єктів ветеринарного нагляду. - М.: Колос, 1995.
4. Карташов П.О., Кіршина В.А., Ільїн В.Г. Променева хвороба сільськогосподарських тварин. - М.: Колос, 1978.
5. Кіршина В.А, Бударки В.А. Ветеринарна протирадіаційний захист. - М.: Агропромиздат, 1990.
6. Рябочкін В.М., Назаренко Г.І. Медицина катастроф. - М.: «ІНІ Лтд», 1996.
7. Ярмоненко С.П. Радіобіологія людини і тварин. - М.: Вища школа, 1988.
При термоядерних вибухах в момент реакції синтезу (злиття ядер легких елементів - дейтерію і тритію і освіта вища важкого ядра - гелію, що відбувається при десятках мільйонів градусів) виникає інтенсивний потік нейтронів, що викликає утворення значної кількості продуктів активації (наведеної радіоактивності), зокрема тритію, берилію, вуглецю-14.
Ядерні пристрої, засновані на принципі розподіл - синтез - поділ, забруднюють навколишнє середовище радіоактивними осколками розподілу 238 U і 239 Pw, а також тритієм і радиоуглероду. На 1 мегатонну ядерного вибуху утворюється 7,4 кг радиоуглероду-14, що кількісно в середньому дорівнює утворенню цього ізотопу в атмосфері під дією космічних променів протягом року.
Забруднення місцевості залежить від характеру ядерного вибуху (наземний, повітряний), калібру ядерного пристрою, атмосферних умов (швидкість вітру, вологість, випадання опадів, розподіл температури по висоті, яке впливає на переміщення мас повітря), географічних зон і широт.
Наземні вибухи створюють сильне забруднення безпосередньо в районі вибуху, а також на прилеглій території, над якою проходило радіоактивна хмара. При повітряному вибуху не відбувається значного локального забруднення місцевості, оскільки радіоактивні продукти поділу розпорошуються на дуже великій площі. Однак під впливом атмосферних опадів, що випали в момент проходження радіоактивної хмари, може підвищитися забруднення у тому чи іншому районі.
Середні і малі вибухи до декількох кілотонн тротилового еквівалента забруднюють в основному тропосферу (до висоти 18 км). Великі вибухи в кілька мегатонн забруднюють головним чином стратосферу (до висоти 80 км). Завдяки наявності повітряних течій частки радіоактивних продуктів поділу здатні здійснювати дуже великий шлях, аж до декількох обертів навколо земної кулі, тому радіоактивне забруднення може виникнути в будь-якій точці земної кулі, тобто настає глобальне забруднення.
При вибухах зарядів великої потужності (у декілька мегатонн) продукти вибухів розподіляються наступним чином: під час вибуху на великій висоті 99% їх затримується в стратосфері, локальних забруднень немає; при наземному вибуху 20% з них потрапляє в стратосферу, а 80% випадає в районі вибуху ; при вибухах у поверхні моря 30% залишається в стратосфері, а 70% випадає локально.
Швидкість випадання радіоактивних опадів залежить від пори року та широти місцевості: вона більше в північній півкулі, ніж у південній. У межах невеликих районів швидкість випадання може коливатися також залежно від випадання дощу або снігу протягом року.
Радіоактивні продукти ділення можуть перебувати в тропосфері близько 2-3 міс, в стратосфері - 3-9 років.
У зв'язку з широким використанням атомної енергії в мирних цілях все більшого значення набувають радіоактивні відходи промислових підприємства і установок (атомних електростанцій, підприємства з переробки ядерного матеріалу, реакторів), лабораторій та НДІ, що працюють з РР високої активності, як потенційний, а в окремих випадках і як реальний фактор локального (на обмеженій території) забруднення зовнішнього середовища.
В даний час людина стикається також зі штучними джерелами радіації, не пов'язаними з забрудненням довкілля. До них відносяться рентгенівські установки, прискорювачі елементарних частинок, закриті джерела радіоактивних ізотопів, які використовуються в медицині, промисловості та науково-дослідній роботі.
2 Основи радіаційної безпеки, методи та засоби захисту при роботі з радіоактивними речовинами
Питання радіаційної безпеки в міжнародному масштабі організаційно регламентуються Міжнародною комісією з радіаційного захисту (МКРЗ), яка була створена в 1950 році на основі раніше існуючого спеціального Комітету із захисту від рентгенових променів і радію. МКРЗ тісно співпрацює з Міжнародною комісією з радіаційним одиницям (МКРЕ). Є міжнародна організація, яка займається питаннями захисту при роботах, пов'язаних з атомною енергією, - Міжнародне агентство з атомної енергії (МАГАТЕ). Крім того, при ООН створений спеціальний Науковий комітет з радіаційним проблем (ЮНЕСКО), що виконує завдання Генеральної Асамблеї ООН спільно з МКРЗ, МКРЕ та Всесвітньою організацією охорони здоров'я (ВООЗ).
Згідно зі статутом, МКРЗ знайомиться з усіма досягненнями в області захисту від випромінювань і розробляє, виходячи з основних наукових принципів, відповідні рекомендації, які затверджуються Міжнародним радіологічним конгресом. На підставі прийнятих конгресом пропозицій національні комісії країн стосовно до місцевих географічних і екологічних умов видають відповідні правила і закони, що визначають норми безпечної роботи з радіоактивними речовинами та джерелами іонізуючих випромінювань.
З урахуванням рекомендацій МКРЗ у Росії прийняті і опубліковані основні санітарні правила роботи з радіоактивними речовинами та іншими джерелами іонізуючих випромінювань і норми радіаційної безпеки, що мають законодавчий характер для всіх підприємства, установ і лабораторій незалежно від їх відомчого підпорядкування.
У радіологічних лабораторіях радіоактивні речовини можуть використовуватися як джерела іонізуючого випромінювання у закритому і відкритому вигляді. Закритим прийнято називати джерело випромінювання, пристрій і застосування якого виключає можливість попадання радіонуклідів у навколишнє середовище (закритий в металеву або скляну оболонку, металевий диск і т. д.). При використанні відкритого джерела радіонукліди можуть потрапляти у навколишнє середовище (порошки, рідини, гази). Тому можливі два шляхи впливу випромінювань - зовнішнє (від закритих та відкритих джерел) і внутрішнє (при попаданні радіоактивних речовин всередину організму при роботі з відкритими джерелами випромінювання). Найбільш небезпечна робота з відкритими джерелами випромінювання і особливо з радіонуклідами високої радіотоксичності.
У нормах радіаційної безпеки наведено гранично допустимі дози (ПДД) зовнішнього опромінення і гранично допустимі дози надходження в організм радіонуклідів при внутрішньому опроміненні для трьох категорій населення:
Категорія А - персонал (професійні працівники), особи, які безпосередньо працюють з джерелами іонізуючих випромінювань або за родом своєї роботи можуть піддатися опроміненню.
Категорія Б - окремі особи з населення, які безпосередньо з джерелами випромінювання не працюють, але можуть піддатися опроміненню. Сюди відноситься контингент населення, що проживає на території спостерігається зони (території, де дози можуть перевищити межі, встановлені для проживаючого населення).
Категорія В - населення в цілому (при оцінці генетично значимої дози опромінення).
Для визначення безпечних умов роботи з іонізуючими випромінюваннями в нормах радіаційної безпеки введені поняття ПДР і «межа дози». Під ПДР розуміють річний рівень опромінення персоналу, який не викликає при рівномірному накопиченні дози протягом 50 років виявляються сучасними методами несприятливих змін у стані здоров'я самого опромінюється і його потомства, тобто соматичних і генетичних наслідків. «Межа дози» представляє допустимий середньорічний рівень опромінення окремих осіб з населення, контрольований за усередненими дозам зовнішнього випромінювання, радіоактивним викидах і радіоактивної забрудненості об'єктів зовнішнього середовища.
ПДР зовнішнього і внутрішнього опромінення встановлюються для різних груп критичних органів і тканин. в I групу віднесені все тіло, гонади, кровотворні органи (червоний кістковий мозок) як найбільш радіопоражаемие; в II - м'язи, жирова тканина, печінка, нирки, селезінка, шлунково-кишковий тракт, легені, кришталик ока та інші органи, за винятком тих , які відносяться до I та III груп; в III - кісткова тканина, щитовидна залоза і шкірний покрив, кисті, передпліччя і ступні.
ПДР не включає доз, обумовлених природним радіоактивним фоном та отриманих при медичних обстеженнях і лікуванні. Оскільки дози медичних процедур вносять істотний внесок у генетичну дозу, норми радіаційної безпеки наказують максимально обмежити рентгенівське опромінення при профілактичних обстеженнях населення, особливо вагітних жінок і підлітків.
У всіх випадках доза накопичення до 30 років не повинна перевищувати 60 бер. Професійні працівники за винятком жінок у віці до 30 років можуть отримати протягом одного кварталу дозу для всього організму, гонад або червоного кісткового мозку, що не перевищує 3 бер, для жінок, у віці до 30 років - не більше 1,3 бер. Жінки звільняються від роботи із застосуванням радіоактивних ізотопів та інших джерел іонізуючих випромінювань на весь період вагітності, а при роботі з радіоактивними речовинами у відкритому вигляді - і на період годування дитини.
Межа соматичної дози зовнішнього та внутрішнього опромінення для персоналу не повинен перевищувати 5 бер, а для окремих осіб з населення - 0,5 бер на рік. Ця межа дози обумовлює дуже малий ступінь ризику. Встановлений межа соматичної дози для окремих осіб з населення, як максимум, застосуємо до всього населення. Разом з тим мають бути вжиті всі заходи для істотного зниження як дози опромінення, так і числа опромінюваних осіб.
Генетично значуща доза зовнішнього і внутрішнього опромінення (включаючи дозу від глобальних радіоактивних випадінь), що отримується населенням в цілому від усіх джерел випромінювання, не повинна перевищувати 5 бер за 30 років (виключаючи природний радіоактивний фон і дозу, одержувану в результаті медичних процедур).
Непланованої одноразове зовнішнє опромінення дозою понад 25 бер, а також однократне надходження в організм радіонуклідів понад п'ятикратного значення гранично допустимого надходження (ПДП) повинні розглядатися як потенційно небезпечні. Після такого впливу працівник повинен бути спрямований на медичне обстеження.
З урахуванням групи радіотоксичності і ПДР опромінення критичного органу і тканини для тієї чи іншої категорії осіб норми радіаційної безпеки передбачають межі річного надходження (ПГП) радіоактивних речовин в організм через органи травлення, дихання, а також величини середньорічних допустимих концентрацій (КФОР) їх у воді і повітрі. Значення КФОР для різних радіонуклідів наведені в нормах радіаційної безпеки. Їх обчислюють діленням меж річного надходження радіоізотопів на стандартне споживання повітря чи води.
СДК для радіоактивних речовин в тисячі і більше разів менше, ніж для інших токсичних речовин. Особливо низькі КФОР у повітрі робочих приміщень та воді встановлені для довгоживучих альфа-випромінюючих ізотопів (226 Ra, 239 Pu, 232 Th, 210 Po), здатних вибірково концентруватися в окремих органах і повільно виводитися з організму.
Середньорічні допустимі концентрації радіоактивних ізотопів у воді для окремих осіб з населення можуть бути прийняті для оцінки допустимого забруднення продуктів харчування та питної води.
3 Патологоанатомічні зміни при променевої хвороби
Гостра променева хвороба - це загальне захворювання, що виникає після одноразового або повторного опромінення значними дозами у відносно короткий проміжок часу. До однократному опроміненню при ядерних вибухах прийнято відносити безперервне опромінення протягом перших чотирьох днів після вибуху.
По тяжкості захворювання розрізняють чотири ступені хвороби: перша - легка, виникає при дозах впливу 150-200 Р; друга - середньої тяжкості, виникає при дозах 200-400 Р, а третина - важка, спостерігається при дозах 400-600 Р, четверта - вкрай важка , розвивається при дії понад 600 Р.
У розвитку гострого перебігу променевої хвороби виділяють чотири періоди: перший - початковий, або період первинних реакцій на опромінення, другий - латентний, або прихований, період уявного благополуччя, третій - період виражених клінічних ознак променевої хвороби, четвертий - період відновлення з повним або частковим одужанням .
Перебіг променевої хвороби залежить від ряду факторів: виду випромінювання, величини отриманої дози та її потужності, індивідуальних особливостей організму, від зовнішніх факторів.
Гострий перебіг променевої хвороби при вкрай важкого ступеня у крупних тварин триває 10-20 діб і зазвичай закінчується загибеллю хворих.
Смертельний результат наступає головним чином у двох періодах гострого перебігу хвороби - в перший і третій. Ранній смертельний результат спостерігається в момент опромінення організму великими дозами - «смерть під променем», або в найближчі 2-3 дні після нього. При ранній загибелі тварин патологоанатомічні зміни бувають звичайно незначними і нагадують порушення, які спостерігаються при колапсі (патологія центральної нервової системи, крово-і лімфообігу). При мікроскопічному дослідженні виявляються зміни в кістковому мозку, селезінці, лімфовузлах, у стінках капілярів та сполучної тканини. Причиною смерті тварин у ранній період хвороби є гіпоксія, що виникає внаслідок порушення ферментативної діяльності та розвитку токсемії, набряк легенів.
При тяжкого та середнього ступеня гострого перебігу променевої хвороби загибель тварин відбувається в основному в третій період захворювання. За часом це відповідає 2-4-й тижні. При розтині виявляють геморагічний діатез - крововилив у шкірі, підшкірній клітковині, на слизових оболонках, в паренхімі легень, нирок, печінки, селезінці, лімфовузлах, мозкових оболонках, іноді в речовині головного мозку. Інтенсивність геморагій сильно варіює і залежить від часу загибелі тварини, більш виражені вони при смертельних випадки на 3-4-й тижні.
Характерними морфологічними змінами є некробіотичні деструктивні процеси, які спочатку виникають в осередках крововиливів, особливо в шлунку і кишечнику. У змінених ділянках зазвичай немає або мало лейкоцитів і грануляцій, відсутні демаркаційні лінії. У червоному кістковому мозку відзначаються зміни, подібні до змін, які спостерігаються при гострих апластична анемія. Внаслідок гіперемії і крововиливів кістковий мозок соковитий, червоний, рідкої консистенції. У лімфовузлах наголошується розпад лімфоцитів. Селезінка різко зменшена, зморщена. Виявляється жирова дистрофія і вогнищеві некрози печінки. Зміни в нирках теж дистрофічного характеру.
На висоті розвитку хвороби часто виникають набряк легенів і крупозна або геморагічна пневмонії, жирова і білкова дистрофії міокарда. При мікроскопічному дослідженні сім'яників спостерігається загибель епітелію, що утворює спермії, в яєчниках - атрофія і загибель дозріваючих фолікулів. У залозах внутрішньої секреції відзначаються судинні розлади і дистрофічні зміни. Кісткова і хрящова тканини у дорослих тварин при гострому перебігу променевої хвороби не змінюються. Поразки нервових клітин носять дегенеративно-некробіотичні характер - вакуолізація, підвищене сприйняття срібла, набухання і розпад самих клітин і їх відростків.
Хронічна променева хвороба може виникати у тварин в результаті багаторазового повторюваного протягом тривалого часу зовнішнього опромінення малими дозами, а також при попаданні всередину радіоактивних ізотопів, надовго фіксують у тканинах організму. Воно може бути і наслідком гострої променевої хвороби.
При хронічному перебігу променевої хвороби уражаються майже всі системи і органи тварини. На ранніх етапах хвороба проявляється у вигляді функціональних порушень, які в подальшому можуть призводити до глибоких трофічних змін, в результаті цього майже повністю втрачаються господарсько корисні якості тварини. У таких випадках спостерігається дистрофія органів, різко пригнічується кровотворення, тканини втрачають регенераційну здатність, знижується природна імунобіологічна опірність організму до збудників інфекцій, тварина стає безплідним. У віддалені терміни (через рік і більше) можливий розвиток лейкозів і злоякісних утворень.
За глибиною ураження хронічну променеву хворобу поділяють на три ступені: легку, середню і важку.
При легкому ступені хронічного перебігу променевої хвороби характерними є функціональні порушення переважно нервово-рефлекторного порядку. Для середнього ступеня властиві більш виражені порушення регуляторних властивостей і виразна функціональна недостатність, особливо крові, органів травлення, нервової, серцево-судинної та інших систем. Важка ступінь характеризується морфологічними порушеннями деструктивного і атрофічного порядку в органах кровотворення, шлунково-кишковому тракті, нервової та інших системах.
У великої рогатої худоби.
При патологоанатомічному розтині трупів полеглих тварин спостерігаються некрози і рясні крововиливу в міокарді, в стінках шлунково-кишкового тракту, селезінці, легенях, печінці, жовчному і сечовому міхурах, очеревині, плеврі, підшкірній клітковині та інших органах. Іноді виявляються рясні крововиливу в просвіт тонкого та товстого відділів кишечника; набряк легенів; катаральна, крупозна, а іноді і геморагічна пневмонія; виразки слизової оболонки верхніх дихальних шляхів.
Найбільш характерними патологоморфологічний змінами є геморагічний діатез, пневмонія, атрофія лімфоїдної тканини і кровотворного кісткового мозку, виразки слизової оболонки шлунково-кишкового тракту. При посіві з уражених ділянок і з паренхіматозних органів зазвичай виростають численні колонії бактерій.
У коней.
При патологоанатомічному розтині трупів відзначається добре виражене задубіння, механічні пошкодження шкіри: садна, набряки, рани. Виражені блідість і крововиливи на слизових оболонках. Виявляється геморагічний діатез. Кров зсіла. Серце, як правило, буває розширено, міокард в'ялий, кольору вареного м'яса. У всіх випадках реєструється набряк легенів і геморагічна пневмонія. Селезінка завжди зменшена. Капсула її зморщена, є яскраві точкові крововиливи, зішкріб убогий. Печінка буває в'яла, кровенаполнена, з крововиливами. Нирки кровенаполнена, межі між шарами згладжені; рясні крововиливи. Лімфовузли збільшені, соковиті, на розрізі інтенсивно червоного кольору. Шлунково-кишковий тракт слабо наповнений рідким червонуватим вмістом; в стінках крововиливи різної величини і давності.
У свиней.
При патологоанатомічному розтині трупів встановлюють виражене задубіння. В шкірі та підшкірній клітковині є множинні крововиливи синьо-багряного кольору різних розмірів і конфігурацій. Кров, як правило, згорнулася. В органах грудної порожнини множинні точкові, плямисті, полосчатиє крововиливи. Лімфовузли, як правило, бувають збільшені, набряклі, кровенаполнена, темно-червоного кольору.
Верхні дихальні шляхи заповнені пінистої рожевою масою. Легкі у всіх випадках набряклі, мармурового кольору, з ділянками від рожевого до темно-червоного кольору. Відзначається геморагічна бронхопневмонія. Серце розширено, в міокарді завжди є крововиливи. Селезінка зменшена, капсула зморщена, зішкріб зі зрізу буває мізерним. Печінка часто збільшена, в'яла, поверхня органу забарвлена нерівномірно. Жовчний міхур розтягнутий, в стінці його крововиливи. Жовч густа, в'язка, темно-зеленого кольору.
Нирки найчастіше в'ялі з нерезкой кордоном між кірковим і мозковим шарами. У паренхімі нирок та стінці сечового міхура, як правило, крововиливи різної інтенсивності.
Шлунково-кишковий тракт містить дуже мало кормових мас і хімусу. Іноді в товстому відділі кишечнику химус накопичується і ущільнюється, тоді в цій ділянці відзначається виражена судинна реакція. У стінці всіх відділів травного тракту є крововиливи. Брижові лімфовузли збільшені, набряклі, темно-червоного кольору.
Список використаної літератури
1. Анненков Б.М., Юденцева Є.В. Основи сільськогосподарської радіології. - М.: Агропромиздат, 1991.
2. Бєлов А.Д., Кіршина В.А. Ветеринарна радіобіологія. - М.: Агропромиздат, 1987.
3. Бєлов А.Д., Косенко А.С., Пак В.В. Радіаційна експертиза об'єктів ветеринарного нагляду. - М.: Колос, 1995.
4. Карташов П.О., Кіршина В.А., Ільїн В.Г. Променева хвороба сільськогосподарських тварин. - М.: Колос, 1978.
5. Кіршина В.А, Бударки В.А. Ветеринарна протирадіаційний захист. - М.: Агропромиздат, 1990.
6. Рябочкін В.М., Назаренко Г.І. Медицина катастроф. - М.: «ІНІ Лтд», 1996.
7. Ярмоненко С.П. Радіобіологія людини і тварин. - М.: Вища школа, 1988.