МАН

ВСТУП

Особливу загрозу для здоров`я людей та існуванню природних біоценозів становить забруднення атмосфери радіоактивними речовинами, які небезпечні своїм іонізуючим випромінюванням. Розрізняють іонізуюче випромінювання природного та штучного походження.

Сьогодні основними джерелами радіоактивного забруднення біосфери є джерела антропогенного походження: випробування ядерної зброї, аварії на атомних електростанціях, підводних човнах та виробництвах радіоактивних матеріалів.

Тож я вважаю, що тема моєї роботи актуальна. Адже вивчення радіоактивного розпаду хімічних елементів дасть ширше уявлення про радіоактивність та радіацію. Вивчаючи хімію, ми маємо змогу ширше розглянути радіоактивне випромінювання та методи його вимірювання. Тому, на мою думку, виникає необхідність забезпечити старшокласників теоретичними знаннями про вплив радіації та отруйних речовин на здоров`я людини.

Мета роботи – вивчити радіоактивний розпад хімічних елементів, систематизувати теоретичні знання про радіоактивне випромінювання.

Об`єкт дослідження – радіоактивні хімічні елементи та їх вплив на організм людини.

Для досягнення мети були поставлені наступні завдання:

–                     розглянути вплив радіоактивного забруднення окремо на ґрунт, водні об’єкти та повітря, рослинність і людину;

–                     дослідити стан здоров’я населення у післяаварійний час;

запропонувати методи вирішення проблеми щодо покращення стану здоров’я людей, що постраждали внаслідок аварії на ЧАЕС.

Головним завданням є дослідити процес зменшення наслідків радіаційного випромінювання на організм людини.

1.Поняття про радіоактивність, радіаційний фон

На кожного мешканця Землі постійно діє так званий при­родний радіаційний фон, який формується з космічної радіації та випромінювань радіоактивних речовин, що містяться в земній корі. Сумарна річна доза природного опромінення дорівнює 70—200 мілірентгенів (мР) і не становить загрози для здоров’я людини. Навіть додаткова доза опромінення, яку людина дістає під час медичних обстежень, цілком безпечна. Робота у специфічних умовах, наприклад на атомних електро­станціях, хоч і пов’язана з деяким ризиком, але особливої небезпеки для здоров’я також не становить, оскільки суворо регламентована санітарно-гігієнічними вимогами.

Небезпека дії йонізуючого випромінювання виникає під час опромінень у набагато більших дозах. Подібні ситуації мають місце у випадку аварій на ядерних установках, коли відбу­вається забруднення води, ґрунту, повітря радіоактивними ізотопами, внаслідок ядерних вибухів під час випробувань ядерної зброї чи завдавання ядерного удару.

Радіоактивність — це розпад ядер деяких елементів та ізо­топів, що мають надлишок нейтронів або протонів. Природна радіоактивність є довільним процесом. На Землі чимало місць із підвищеним радіаційним фоном. Це, як правило, родо­вища урану, радіоактивних сланців, торієві піски, радонові мінеральні джерела.

Космічне випромінювання складається з галактичного та со­нячного. Його досить мала енергія зростає в стратосфері та йоносфері Землі. Це випромінювання складається в основному з протонів і важких ядер. Потрапивши в атмосферу, вони, стика­ючись з різними атомами і молекулами елементів повітря, спричиняють появу радіонуклідів (Тритій, Карбон-14, Бери­лій-7, Натрій-22 та ін.), що разом з опадами випадають на землю.

 Штучна радіоактивність — це радіоактивність, спри­чинена діяльністю людини. Зміст такої діяльності полягає в добуванні енергії під час ядерної реакції (взаємодії ядер з еле­ментарними частинками, що супроводжується перетворенням ядер і виділенням величезної кількості енергії). Радіоактивний розпад не залежить від таких зовнішніх фізичних факторів, як тиск, температура, склад повітря тощо. Під час цього процесу і виникає радіація.

Радіація — виділення елементарних частинок чи електро­магнітної енергії атомними ядрами під час їх поділу. Нині широко використовують термін йонізуюче випромінювання, під яким розуміють промені різних типів і походження, які в результаті проходження крізь речовину йонізують атоми і молекули.

Крім типу випромінювання, важливе значення має фізич­ний стан та хімічні властивості речовин, що містять радіоак­тивні ізотопи (радіонукліди). Це визначає їх надходження в організм людини і локалізацію в тканинах. З трьох шляхів надходження радіонуклідів у організм (через шкіру, повітря, їжу) найнебезпечнішим є потрапляння їх з їжею.

У тканинах  організму радіонукліди розподіляються по різному.  У  кістках накопичується Стронцій, Кальцій, Барій, Радій, у печінці затримуються Церій, Лантан, Прометій, у м’язах залишаються Калій, Рубідій, Цезій, в селезінці та лімфатичних вузлах утримуються Ніобій, Рутеній, щитовидною залозою поглинається Іод. Рівномірно по всьому тілу розподіляються Тритій, Карбон, Ферум, Полоній.

Радіонукліди, що потрапили в організм людини, а також ті, що впливають ззовні, йонізують речовини, що входять до складу живих тканин, діючи на молекулярному рівні і спричинюючи різні зміни залежно від дози опромінення.

  Доза опромінення є кількісною оцінкою йонізації. Визна­чається кількістю енергії радіації, поглинутої одиницею маси тіла.

Одиницею виміру є грей (табл.1). Користуються також поняттям ефективна

еквівалентна доза (Зв), або біологічний еквівалент радіації (Бер).

Таблиця 1. Одиниці вимірювання йонізуючого випромінювання

Для вимірювання ступеня йонізації повітря, потужності до­зи рентгенівського та гамма-випромінювання, загального рівня радіації користуються старою одиницею вимірювання — рентгеном. Кінцевий результат опромінення залежить перш за все від часу, протягом якого діяла радіація певної потужності.

1.1 Загальні відомості про радіоактивні речовини

Радіоактивність – перетворення атомних ядер в інші ядра, що

супроводжується випущенням різних часток і електромагнітного випромінювання. Звідси й назва явища: на латині radio – випромінюю, activus- діючий. Це слово запровадила Марія Кюрі. При розпаді нестабільного ядра – радіонукліда, з нього вилітають із великою швидкістю одна або кілька часток високої енергії. Потік цих часток називають радіоактивним випромінюванням або попросту радіацією. А саме явище радіоактивності відкрив у 1896 р. Антуан Анрі Беккерель. Сталося це випадково. Вчений працював із солями урану і загорнув свої зразки разом із фотопластинами в непрозорий матеріал. Фотопластини
виявилися засвіченими, хоча доступу світла до них не було. Беккерель зробив висновок про невидиме оку випромінювання солей урану. Він дослідив це випромінювання і встановив, що інтенсивність випромінювання визначається тільки кількістю урану в препараті і абсолютно не залежить від того, в які сполуки він входить. Тобто ця властивість властива не сполукам, а хімічному елементу урану. В 1898 р. П’єр Кюрі і Марія Складовська-Кюрі відкрили випромінювання торію, пізніше були відкриті полоній та радій. у 1903 році подружжю Кюрі було присуджено Нобелівську премію. На сьогодні відомо близько 40 природних елементів, яким властива радіоактивність. Встановлено, що всі хімічні елементи з порядковим номером, більшим за 83 — радіоактивні . Розглянемо найвідоміші з них (табл. 1.1).

Таблиця 1.1 Найпоширеніші радіонукліди

 1.1.1         Характеристика та особливості цезію- 137

Серед антропогенних радіонуклідів, що глобально забруднюють біосферу, особливої  до себе уваги вимагає радіоактивний цезій  – один з основних джерел, що формують дози зовнішнього й внутрішнього опромінення людей. Відомо 34 ізотопу цезію з масовими числами 114-148, з них тільки один (¹³³Cs) стабільний, інші – радіоактивні. Радіоактивний ізотоп цезію – 137 період  напіврозпаду 30  р.

Таблиця 1.2. Динаміка накопичення ¹³⁷Cs (в % повної -активності) у працюючому ядерному реакторі, грамів

Цей радіоактивний матеріал використовується в гама-дефектоскопії, вимірювальній техніці, для радіаційної стерилізації харчових продуктів, зокрема пшениці, в медичних препаратах і ліках, радіотерапії для лікування злоякісних пухлин в онкохворих. Окрім того, цезій-137 застосовують у промисловості. В організм тварин і людини ¹³⁷Cs проникає в основному через органи дихання й травлення. Розчинний ¹³⁷Cs у кишечнику й легенях всмоктується практично повністю, однак у жуйних тварин цьому перешкоджають клітковина й калій, що містяться в кормі. Добрим захистом для людини й тварин слугує шкіра: через неушкоджену поверхню проникає всього 0.007% нанесеного кількості нукліда, а через обпалену – 20%; через рану протягом перших 10 хв. всмоктується 50%, а через три години – більше 90% нанесеного кількості. Незалежно від шляху надходження близько 80% ¹³⁷Cs накопичується в м’язах, 8% – у кістяку й інша частина відносно рівномірно розподіляється в інших тканинах. З організму матері ¹³⁷Cs проникає через плаценту в плід, причому, чим старше ембріон, тем у більших кількостях нуклід накопичується в його органах і тканинах.

1.1.2 Характеристика та особливості стронцію-90

Хімічний аналог кальцію, характеризується високою засвоюваністю рослинами і тваринами, повільно виводиться з організму, бо накопичується в кістковій тканині (піврозпад триває 29,12 років). У більшості забруднених районів внеском стронцію-90 в дозове навантаження на людину, в порівнянні з цезіем-137, можна знехтувати, оскільки співвідношення між активністю цих радіонуклідів у ґрунті в більшості областей не перевищує 0,01, досягаючи лише в окремих районах 0.20. Коефіцієнти переходу з усіх типів ґрунтів в рослинну продукцію для стронцію-90 вищі, ніж для цезію-137, але надходження з раціону в тваринницьку продукцію для стронцію-90 нижчі, ніж для цезію-137 (для молока – в 5-10 і для м’яса – приблизно в 100 разів). Ця обставина не викликає необхідності контролю за вмістом стронцію-90, та  проведення всіх захисних заходів будуть поліпшувати радіаційну ситуацію в регіоні.

1.1.2    Характеристика та особливості йоду-131                                               

Радіонуклід з періодом піврозпаду 8.04 діб, в- і г-випромінювач. Внаслідок високої летючості практично весь йод-131, що був у реакторі (7.3 МКі), був викинутий в атмосферу. Його біологічна дія пов’язана з особливостями функціонування щитоподібної залози. Її гормони – тироксин і трийодтиронін – мають у своєму складі атоми йоду. Тому в нормі щитовидна залоза поглинає близько 50% йоду, що надходить в організм. Природно, залоза не відрізняє радіоактивні ізотопи йоду від стабільних. Щитовидна залоза дітей у три рази активніше поглинає, що потрапив в організм радіойод. Крім того, йод-131 легко проникає через плаценту й накопичується в залозі плода. Накопичення в щитовидній залозі великих кількостей йоду-131 веде до радіаційного ураження секреторного епітелію й до гіпотиреозу – дисфункції щитовидної залози. Зростає також ризик злоякісного переродження тканин. Мінімальна доза, при якій є ризик розвитку гіпотиреозу у дітей – 300 рад, у дорослих – 3400 рад. Мінімальні дози, за яких з’являється ризик розвитку пухлин щитовидної залози, знаходяться у діапазоні 10-100 рад. У жінок ризик розвитку пухлин у чотири рази вище, ніж у чоловіків, у дітей у три-чотири рази вище, ніж у дорослих.

        1.1.4 Характеристика та особливості америцію-241

Америцій-241 – є дочірнім продуктом ізотопу плутонію (²⁴¹Pu). ²⁴¹Am має період напіврозпаду 432,8 років. При розпаді америцій-241 випускає б-частинки й м’які (60 кеВ) г-промені. Америцій-241 – це метал сріблясто-білого кольору, що піддається куванню. Америцій у темряві світиться за рахунок власного б-випромінювання. Найбільше він схожий на метали рідкісноземельного сімейства. Америцій повільно тьмяніє в сухому повітрі при кімнатній температурі. Температура плавлення америцію становить 1173°C, температура кипіння 2607°C, щільність 13,76 г/см³.

На відміну від плутонію, америцій-241 має досить гарну розчинність і, отже, має більшу рухливість у навколишньому середовищі (у порівнянні із плутонієм). При надходженні америцію-241 через органи подиху відзначається, що ізотоп швидко переміщається з легенів в кров і має здатність до накопичення в кістяку й печінки людини.

1.2 Наслідки радіоактивного забруднення для навколишнього середовища

1.2.1 Наслідки радіоактивного забруднення для ґрунтів

Забруднення ґрунтів в Україні залежить від багатьох факторів: від природної активності ізотопів, від їхньої рухливості (мобільності) у ґрунті й від типу ґрунту. Якщо в ґрунті міститься цезій, то він роками може залишатися в поверхневому шарі. Вимірювання, проведені в 1996 році, показали, що 90% забруднення радіоактивним цезієм усе ще перебувало у верхньому 5- сантиметровому шарі ґрунту. Державний Комітет із проблем наслідків катастрофи на ЧАЕС у своєму звіті робить висновок про те, що “цезій ще довго буде залишатися в корененасичених шарах ґрунтів” .

Як і раніше найбільше сильно забрудненими залишаються лісові ґрунти. Відбувається це тому, що коріння, хвоя й листя накопичують радіацію як фільтри. Обпадання листя й хвої підвищує накопичення радіонуклідів у ґрунті. У глинистих і піщаних ґрунтах цезій проникає в глибинні шари також дуже повільно, трохи швидше процес проникнення радіонуклідів у глибокі ґрунтові шари відбувається на торфовищах .

Стронцій набагато рухливий за цезій, він легко розчиняється у воді, і тому його переміщення в ґрунті менш прогнозовані. Після аварії цей радіоактивний елемент розсіявся в 30-кілометровій зоні. На сьогодні іноземні експерти вважають, що до 80% стронцію вже потрапило в природний кругообіг речовин.

У перші кілька років після аварії роботи із заміни забруднених ґрунтів форсувалися радянським урядом в основному в 30-кілометровій зоні навколо реактора. Там дотепер знаходяться від 600 до 800 незахищених поховань радіоактивних відходів. Поховання не були точно нанесені на карти і являють собою сьогодні серйозну небезпеку для ґрунтових вод.

       1.2.2 Наслідки радіоактивного забруднення для рік, озер, ґрунтових вод і повітря                                             

Для України забруднення за допомогою виносу радіонуклідів ріками як і раніше залишається серйозною проблемою, тому що більшість рік тече в південному напрямку. Щоб перешкоджати розповсюдженню радіоактивного забруднення, уздовж Дніпра після аварії були споруджені захисні дамби. “Але природно не всі береги можна було захистити подібним методом”, – так оцінює становище українська Агенція ЧорнобильІнтерІнформ. Радіонукліди дотепер змиваються з поверхні землі в основному в період повіддя. Проведені вимірювання показують, що радіонукліди накопичуються насамперед в осадових відкладеннях, тобто в тину на дні водойм. У першу чергу це відноситься до непротічних водойм (озерам і ставкам), розташованим на забруднених територіях.

У країні потенційною загрозою забруднення ґрунтових вод вважається викинутий під час аварії стронцій, тому що його проникнення в нижні шари ґрунтів відбувалося швидше, ніж проникнення туди цезію .

Державне українське Агенція ЧорнобильІнтерІнформ попереджає про те, що радіоактивні елементи вже давно проникнули через водозбірні площі великих рік у ті шари ґрунту, де формуються ґрунтові води. На його думку, у всіх водоймах концентрації стронцію перевищують концентрації цезію в 2-35 разів.

        1.2.3 Наслідки радіоактивного забруднення для рослинного й тваринного світу

На Україні забрудненню піддалися 35 000 км² лісу й 15 000 км² полів і пасовищ відповідно. Хвойні й листяні дерева в лісах як фільтри увібрали в себе радіацію. Радіація, що випала у вигляді опадів, спочатку сконцентрувалася саме в них. На цей момент радіонукліди вже перемістилися в ґрунт разом з відмерлими листами й хвоєю. Протягом наступного десятиліття вони стануть накопичуватися в деревині .

Наразі найбільше заражені такі типові лісові рослини як ягоди й гриби, верес, папороті й лишайники. Це стосується також і до слабко забруднених територій з рівнем забруднення в 1-2 Кюрі/км².

Серед домашньої худоби найбільше радіонуклідів накопичується в тілі (у м’ясі й молоці) травоїдних тварин, таких як корови й кози. Крім того в лісових районах існує практика випасу худоби на лісових пасовищах, які ще більш забруднені, ніж луги.

Дикі тварини в заражених лісах як і раніше накопичують велику кількість радіонуклідів, тому що харчуються забрудненими лишайниками, ягодами й грибами. Серед диких лісових тварин такі хижаки як вовки й лиси накопичують дози, до 12 разів перевищуючі відповідні значення в травоїдних тварин, якими вони харчуються .

У ріках і озерах на забруднених територіях радіонукліди сконцентровані переважно в донних відкладаннях. Тут спостерігаються рівні забруднення до 1 мільйона Беккерель на кубічний метр мулу. Оскільки риба знаходить собі їжу в цьому мулі, то рівень її забруднення також дуже високий .

1.2.4 Наслідки радіоактивного забруднення для здоров’я людей

Повний масштаб наслідків аварії на ЧАЕС для здоров’я людини не піддається точній оцінці. Навіть 25 років потому, число жертв аварії усе ще залишається предметом дискусій.

Як уже було відзначено, вплив радіації приводить до прискорення старіння організму. В основі старіння лежать зміни ДНК клітин, накопичені з віком у результаті мутагенної дії факторів середовища й хімічних агентів, що утворюються в результаті життєдіяльності клітини (О₂, (ОН)_х, Н₂О₂ та ін.). Ці речовини спричиняють ушкодження інших клітинних структур (наприклад, переокиснення ліпідів мембран), у тому числі й систему репарації клітини. У результаті знижується її ефективність і вона сама може викликати ушкодження ДНК. Таким чином, у процесі старіння утворюються такі ж хімічні агенти й відбуваються подібні процеси в клітині, як і в результаті радіоактивного впливу,

тому його сміло можна вважати одним з факторів процесу старіння .

2. Практична частина.

2.1 Загальний стан здоров’я населення

Наслідки аварії на ЧАЕС протягом третього десятиріччя залишаються однією з найбільш актуальних екологічних та медико-санітарних проблем. Як відомо, іонізуюче випромінювання (ІВ) не сприймається органами чуття людини. Клінічні прояви радіаційного ураження є завершальним етапом у складному ланцюзі процесів, що починається із взаємодії енергії ІВ з клітинами, тканинами і середовищами організму. Доведено, що мембрани клітин і ДНК є основними мішенями для ІВ. У процесі аварії і у після-аварійний період змінився характер променевого впливу: на ранніх фазах переважало зовнішнє і внутрішнє опромінення за рахунок радіоактивного йоду, на пізніх – за рахунок довгоживучих радіонуклідів Cs137 та Sr90.

Не зважаючи на численні наукові дослідження, державні та урядові програми по мінімізації медико-соціальних наслідків аварії, проблема збереження здоров’я потерпілого контингенту і у теперішній час залишається актуальною. Однією з таких проблем, які мають медичне і соціальне значення, є вивчення закономірностей змін стану здоров’я потерпілих у динаміці за після-аварійний період, прогнозування ймовірних віддалених наслідків катастрофи.

У структурі захворювань, які призвели до інвалідності та смертності, на перше місце вийшли хвороби системи кровообігу, на друге – нервової системи, на трете – органів травлення.

Розподіл потерпілих за чотирма групами

I група – особи, які брали участь у роботах по ліквідації аварії або її наслідків у контрольній зоні; II група – особи, які підлягають виведенню (евакуації), або самостійно покинули зони аварії; III група – особи, які проживають у зонах спостереження, встановлених у директивному порядку, або проживали там після аварії, перебували там на диспансерному спостереженні, а потім переїхали в іншу місцевість; IV група – діти, які народились від осіб, віднесених до І-ІІІ груп спостереження.

Показники охоплення щорічними медичними оглядами є стабільними протягом останніх чотирьох років і становлять серед учасників ліквідації 97,3-97,8%, серед дорослого населення – 95,2% і серед постраждалих дітей – 99,2%.

У зв’язку зі збільшенням віку осіб, які постраждали внаслідок аварії на ЧАЕС, зменшується кількість визнаних здоровими за результатами диспансеризації. Частка визнаних здоровими серед ліквідаторів за чотири останні роки зменшилась на 2% і становить лише 4,37%. Аналогічна ситуація і по інших групах спостереження, включаючи дітей (20,96% визнаних здоровими).

Ті, хто переніс ГПХ і залишився живим, страждають від хронічних захворювань внутрішніх органів і систем (від 5-7 до 10-12 діагнозів одночасно), що виникли внаслідок поєднаної дії різних негативних чинників чорнобильської аварії, насамперед радіаційного.

Показники захворюваності дорослого постраждалого населення залишалися стабільними протягом попередніх трьох років, а по окремих хворобах, таких як серцево-судинної, нервової, кістково-м’язової систем та сполучної тканини, навіть дещо знизились. Минулого року спостерігалося незначне підвищення загальної первинної захворюваності по деяких хворобах (нервової та сечостатевої, кістково-м’язової систем та сполучної тканини). Окрема увага приділяється вивченню поширеності та захворюваності на рак щитоподібної залози. Аварія на ЧАЕС визнана світовою медичною спільнотою однією з незаперечних причин його поширення.

За період 1986-2011 роки в Україні з приводу раку щитоподібної залози прооперовано 9901 особу, яким на момент аварії було від 0 до 18 років.

Статистика свідчить, що більш як 70% (2801 особа) прооперованих з приводу раку щитоподібної залози становлять хворі, яким на момент аварії було від 0 до 14 років.

Зв’язок зростання захворюваності на рак щитоподібної залози з чорнобильською катастрофою підтверджує також географічний розподіл випадків цієї патології у дітей України. Більш як 60% осіб, які захворіли на рак у дитячому віці, на час аварії мешкали в найбільш забруднених північних регіонах країни, – Житомирській, Київській, Чернігівській областях. Первинна захворюваність на рак щитоподібної залози у цих областях після аварії в 10 разів перевищує цей показник на решті території України. На підтвердження зв’язку між аварією на ЧАЕС та зростанням захворюваності на рак щитоподібної залози свідчить також і наявність залежності рівня цієї патології від дози опромінення залози: у більшості хворих, прооперованих з приводу цього захворювання, доза була більшою за 100 сГр.

Наведені дані переконливо свідчать про необхідність проведення довгострокового скринінгового обстеження осіб, які на момент аварії були в дитячому та підлітковому віці та проживали на територіях, забруднених радіоактивним йодом. Тим більше, що за науковим прогнозом післядія “чорнобильського” йоду триватиме ще приблизно 10-15 років.

Таблиця 2.1. Показники захворюваності потерплих у динамиці за основними класами хвороб (випадки на 1000 осіб).