Реферат по Биологии
На тему:
«Радиация в биосфере»Оглавление
1. Введение в проблему
2. Пути попадания и воздействиена организмы радиации
3. Источники радиации
4. Характеристика влиянияразных доз радиации на человека
5. Вывод
6. Список литературы
Введение в проблему.
Сдавних времен человек совершенствовал себя, как физически, так и умственно,постоянно создавая и совершенствуя орудия труда. Постоянная нехватка энергиизаставляла человека искать и находить новые источники, внедрять их не заботясьо будущем. Таких примеров множество: паровой двигатель побудил человека ксозданию огромных фабрик, что за собой повлекло мгновенное ухудшение экологи вгородах. Другим примером служит создание каскадов гидроэлектостаний, затопившихогромные территории и изменившие до неузнаваемости экосистемы отдельныхрайонов. В порыве за открытиями в конце XIX в. двумя учеными: Пьером Кюри иМарией Сладковской-Кюри было открыто явление радиоактивности. Именно этодостижение поставило существование всей планеты под угрозу. За 100 с лишним летчеловек наделал столько глупостей, сколько не делал за все свое существование.Давно уже прошла Холодная война, мы уже пережили Чернобыль и многиезасекреченные аварии на полигонах, однако проблема радиационной угрозы никудане ушла и посей день служит главой угрозой биосфере.
Пути попадания ивоздействие на организмы радиации.
В результате воздействия ионизирующего излучения на организм человека в тканях могут происходить сложные физические, химические и биохимические процессы.
При попадании радиоактивных веществ внутрь организмапоражающее действие оказывают в основном альфа-источники, а затем и бетта-источники, т.е. в обратной наружному облучению последовательности.Альфа-частицы, имеющие небольшую плотность ионизации, разрушают слизистую оболочку, которая является слабой защитой внутренних органов по сравнению с наружнымкожным покровом.
Существуеттри пути поступления радиоактивных веществ в организм: при вдыхание воздуха, загрязненного радиоактивными веществами, через зараженную пищу или воду, черезкожу, а также при заражении открытых ран. Наиболее опасен первый путь, поскольку:
· объем легочной вентиляции оченьбольшой
· значения коэффициента усвоения влегких более высоки.
Пылевые частицы, на которых сорбированырадиоактивные изотопы, при вдыхании воздуха через верхние дыхательные путичастично оседают в полости рта и носоглотке. Отсюда пыль поступает впищеварительный тракт. Остальные частицы поступают в легкие. Степень задержкиаэрозолей в легких зависит от дисперсионности. В легких задерживается около20% всех частиц; при уменьшении размеров аэрозолей величина задержкиувеличивается до 70%.
При всасывании радиоактивных веществ изжелудочно-кишечного тракта имеет значение коэффициент резорбции, характеризующий долю вещества, попадающего из желудочно-кишечного тракта вкровь. В зависимости от природы изотопа коэффициент изменяется в широкихпределах: от сотых долей процента (для циркония, ниобия), до несколькихдесятков процентов (водород, щелочно-земельные элементы). Резорбция черезнеповрежденную кожу в 200-300 раз меньше, чем через желудочно-кишечный тракт,и, как правило, не играет существенной роли.
При попадании радиоактивных веществ в организм любым путем они уже через несколько минут обнаруживаются в крови. Еслипоступление радиоактивных веществ было однократным, то концентрация их в крови вначале возрастает до максимума, а затем в течение 15-20 сутокснижается.
Концентрации в крови долгоживущих изотопов вдальнейшем могут удерживаться практически на одном уровне в течение длительноговремени вследствие обратного вымывания отложившихся веществ.
Основные этапы воздействия излучения на ткани показаныв таблице 1:
Таблица .1 Воздействие ионизирующего излучения на ткани организма
/> Заряженные частицы. Проникающие в ткани организма альфа- и бета-частицы теряют энергию вследствие электрических взаимодействий с электронами тех атомов, близ которых они проходят (Гамма-излучение и рентгеновские лучи передают свою энергию веществу несколькими способами, которые, в конечном счете, также приводят к электрическим взаимодействиям.)
/> Электрические взаимодействия. За время порядка десяти триллионных секунды после того, как проникающее излучение достигнет соответствующего атома в ткани организма, от этого атома отрывается электрон. Последний заряжен отрицательно, поэтому остальная часть исходного нейтрального атома становится положительно заряженной. Этот процесс называется ионизацией. Оторвавшийся электрон может далее ионизировать другие атомы.
/> Физико-химические изменения. И свободный электрон, и ионизированный атом обычно не могут долго пребывать в таком состоянии и в течение следующих десяти миллиардных долей секунды участвуют в сложной цепи реакций, в результате которых образуются новые молекулы, включая и такие чрезвычайно реакционноспособные, как «свободные радикалы».
/> Химические изменения. В течение следующих миллионных долей секунды образовавшиеся свободные радикалы реагируют как друг с другом, так и с другими молекулами и через цепочку реакций, еще не изученных до конца, могут вызвать химическую модификацию важных в биологическом отношении молекул, необходимых для нормального функционирования клетки.
/> Биологические эффекты. Биохимические изменения могут произойти как через несколько секунд, так и через десятилетия после облучения и явиться причиной немедленной гибели клеток, или такие изменения в них могут привести к раку.
Конечный эффект облучения является результатом не только первичного повреждения клеток, но и последующих процессоввосстановления. Предполагается, что значительная часть первичных поврежденийв клетке возникает в виде так называемых потенциальных повреждений, которыемогут реализовываться в случае отсутствия восстановительных процессов. Реализация этих процессов способствуют процессы биосинтеза белков и нуклеиновых кислот. Пока реализация потенциальных повреждений не произошла, клетка может в них «восстановиться». Это, какпредполагается, связано с ферментативными реакциями и обусловлено энергетическим обменом. Считается, что в основе этого явления лежит деятельность систем, которые в обычных условиях регулируют интенсивностьестественного мутационного процесса.
Мутагенное воздействие ионизирующего излучения впервыеустановили русские ученые Р.А. Надсон и Р.С. Филиппов в 1925 году в опытах на дрожжах. В 1927 году это открытие было подтверждено Р.Меллером наклассическом генетическом объекте — дрозофиле.
Ионизирующие излучения способны вызывать все видынаследственных перемен. Спектр мутаций, индуцированных облучением, неотличается от спектра спонтанных мутаций.
Последние исследования Киевского Институтанейрохирургии показали, что радиация даже в малых количествах, при дозах в десятки бэр, сильнейшим образом воздействует на нервные клетки — нейроны. Нонейроны гибнут не от прямого воздействия радиации. Как выяснилось, в результате воздействия радиации у большинства ликвидаторов ЧАЭС наблюдается«послерадиоционная энцефлопатия». Общие нарушения в организме поддействием радиации приводит к изменению обмена веществ, которые влекут за собойпатологические изменения головного мозга.
Источники радиации.
Основную часть облучения население земного шараполучает от естественных источников радиации. Большинство из них таковы, чтоизбежать облучения от них совершенно невозможно. На протяжении всей историисуществования Земли разные виды излучения падают на поверхность Земли изкосмоса и поступают от радиоактивных веществ, находящихся в земной коре.Человек подвергается облучению двумя способами. Радиоактивные вещества могутнаходиться вне организма и облучать его снаружи; в этом случае говорят овнешнем облучении, или же они могут оказаться в воздухе, которым дышит человек,в пище или в воде и попасть внутрь организма. Такой способ облучения называютвнутренним. Облучению от естественных источников радиации подвергается любоесущество Земли, однако, одни из них получают большие дозы, чем другие. Этозависит, в частности, от того, где они обитают.
Уровень радиации в некоторых местах земного шара, там,где залегают особенно радиоактивные породы, оказывается значительно выше среднего,а в других местах, соответственно ниже. Земные источники радиации в суммеответственны за большую часть облучения, которому подвергаются организмы засчет естественной радиации. В среднем они обеспечивают более 5/6 годовой,эффективной эквивалентной дозы, получаемой существами, в основном вследствиевнутреннего облучения. Остальную часть вносят космические лучи, главным образомпутем внешнего облучения.
За последние несколько десятилетий человек создалнесколько сотен искусственных радионуклидов и научился использовать энергиюатома в самых разных целях: в медицине, для создания атомного оружия, дляпроизводства энергии и обнаружения пожаров, для изготовления светящихсяциферблатов часов и поиска полезных ископаемых. Все это приводит к увеличению дозыоблучения, как отдельных людей, так и населения Земли в целом. Индивидуальныедозы, получаемые разными людьми от искусственных источников радиации, сильноразличаются. В большинстве случаев эти дозы весьма невелики, но иногдаоблучение за счет техногенных источников оказывается в тысячи раз интенсивнее,чем за счет естественных. Как правило, для техногенных источников радиацииупомянутая вариабельность выражена гораздо сильнее, чем для естественных. Крометого, порождаемое ими излучение обычно легче контролировать, хотя облучение,связанное с радиоактивными осадками от ядерных взрывов, почти так же невозможноконтролировать, как и облучение, обусловленное космическими лучами или земнымиисточниками.
Характеристика влияния разных доз радиации на человека
Измерения радиационного фона вгороде Москве позволяют указать ТИПИЧНЫЕ значение фона на улице (открытойместности) — 8 — 12 мкР/час, в помещении — 15 — 20 мкР/час.
Наразные органы человека разные дозы получаемой радиации могут либо привести крезкому ухудшению, либо вызвать незначительные изменения в структуре, либовообще не подействовать.
Втаблице 2 приведены крайние значения допустимых доз радиации:Таблица 2.
Орган
Допустимая доза Красный костный мозг 0,5-1 Гр. Хрусталик глаза 0,1-3 Гр. Почки 23 Гр. Печень 40 Гр. Мочевой пузырь 55 Гр. Зрелая хрящевая ткань >70 Гр. Примечание: Допустимая доза — суммарная доза, Получаемая человеком в течение 5 недель
Прибольших дозах радиации начинают происходить необратимые реакции в костноммозгу, внутренних органах и нервной системе. При воздействии радиации более30-40 Гр. смерть человека становится лишь делом времени. Из графика 1 видно,что большинство облученных погибают в первые 2-3 недели:
График 1.
/>
Однакодаже малые дозы радиации не безвредны и их влияние на организм и здоровьебудущих поколений до конца не изучено. Однако можно предположить, что радиацияможет вызвать, прежде всего, генные и хромосомные мутации, что в последствииможет привести к проявлению рецессивных мутаций.
Вывод.
Человек- кузнец своего счастья, ипоэтому, если он хочет жить и выживать, то он должен научиться безопасноиспользовать этого “джина из бутылки” под названием радиация. Человек ещедовольно молод для осознания дара, данного природой ему. Если он научитсяуправлять им без вреда для себя и всего окружающего мира, то он достигнетнебывалого рассвета цивилизации. А пока нам необходимо прожить первые робкиешаги, в изучении радиации и остаться в живых, сохранив накопленные знания дляследующих поколений.
Список литературы:
www.rosatom.ru/glossary/rad/action.htm (2000 г.)
stch-chat.chat.ru/Index.html(1999 г.)
Т.Х.Маргулова «Атомная энергетика сегодня и завтра» Москва:Высшая школа, 1996 г.