ВЛИЯНИЕ РАДИАЦИИ НА ОРГАНИЗМ ЧЕЛОВЕКА

XXVII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке

Личный портфель

ВЛИЯНИЕ РАДИАЦИИ НА ОРГАНИЗМ ЧЕЛОВЕКА

Корсакова А.К. 1Плотникова О.О. 2
1Мбоу лицей №8
2мбоу лицей №8
Сафонов В.В. 1
1мбоу лицей №8
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

ВВЕДЕНИЕ

Радиация сопровождает человечество на протяжении всей его истории, начиная с возникновения жизни на Земле. В последние десятилетия, с развитием технологий и науки, вопрос о влиянии радиации на здоровье человека стал особенно актуальным. С одной стороны, радиация используется в медицине, промышленности и научных исследованиях, а с другой стороны, она может представлять собой серьёзную угрозу для здоровья и жизни. Таким образом, понимание воздействия радиации на организм человека, её источников и способов защиты становится необходимостью для безопасного существования в современном мире.

Актуальность исследования связана с ростом заболеваемости, обусловленной воздействием радиации, а также с увеличением числа ядерных аварий и инцидентов. Общественность нуждается в информации о том, как минимизировать негативные последствия воздействия радиации, как в быту, так и в профессиональной деятельности.

Проблема исследования. Несмотря на прогресс в изучении радиации, её влияние на организм человека остаётся актуальной проблемой. Повышенные дозы излучения могут вызывать серьёзные последствия, включая повреждение клеток, развитие онкологических заболеваний и генетические изменения. Недостаточная осведомлённость населения о радиационной безопасности и возможных рисках приводит к повышенной уязвимости людей в условиях техногенных аварий или при неправильном использовании источников излучения.

Цель проекта — проанализировать влияние радиации на организм человека, определить её источники, виды и последствия, а также разработать рекомендации по снижению негативного воздействия радиации.

Задачи проекта:

  1. Рассмотреть основные понятия радиации и её виды.

  2. Изучить механизмы воздействия радиации на человеческий организм.

  3. Проанализировать последствия ядерных катастроф и аварий.

  4. Изучить источники бытовой радиации и способы защиты от неё.

  5. Рассмотреть меры по минимизации воздействия радиации в повседневной жизни.

  6. Провести социальный опрос.

  7. Создать буклет.

Предметом исследования являются влияние радиации на здоровье человека и способы защиты от её воздействия.

Объект исследования — радиация как физическое явление и её влияние на организм человека.

Гипотеза: существуют эффективные способы защиты от воздействия радиации, которые могут существенно снизить риск заболеваний и улучшить общее состояние здоровья.

Методы исследования включают поиск и анализ научной литературы, анкетирование, а также изучение статистических данных о заболеваемости, связанной с воздействием радиации.

ГЛАВА 1. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

1.1 Понятие радиации

При делении ядер, выделяется не только энергия, а также нечто невидимое для глаз человека – ионизирующее излучение. Впоследствии ученые дали ему название радиация. Понятие «радиация» включает в себя 3 вида излучений: альфа-излучение, бета-излучение, гамма-излучение. Этому явлению нашлось несколько применений. Одни посчитали, что с помощью деления ядер можно принести пользу людям. Другие же, напротив, смогли изобрести на этом принципе оружие массового поражения. Но, как оказалось, у обеих сторон есть одно общее – последствия.

Альфа-излучение представляет собой поток атомов гелия. Оно имеет низкую проникающую способность, защитить от него может обычная одежда. Однако на незащищенных участках тела при длительном облучении альфа-излучение вызывает ожоги кожи. Можно сказать, что этот вид излучения опасен только вблизи источника радиации.

Бета-излучение – это поток электронов, двигающихся со скоростью света. Способно проникать сквозь одежду на несколько сантиметров в тело человека, но практически полностью останавливается костюмом радиоактивной защиты. Внутри живого организма бета-излучение накапливается в тканях и органах, изменяя их структуру со значительными повреждениями.

Гамма-излучение – это поток фотонов. Обладает большой проникающей способностью, остановить его может только несколько метров стены из бетона, свинца и стали. Опасно на нескольких сотнях метров от очага излучения. Гамма-излучение в сто раз слабее оказывает действие на организм чем бета-излучение и в десятки тысяч раз слабее чем альфа излучение.

При небольших дозах облучение практически безвредно для организма, но радиация обладает способностью накапливаться в организме человека. При больших дозах радиация вызывает необратимые процессы и лучевую болезнь. При попадании в организм, в результате ионизации появляются свободные радикалы в жидких средах организма и клеток.

Свободные радикалы вызывают разрушения целостности цепочек белков и нуклеиновых кислот, что как следствие приводит к гибели клеток и мутациям. Наибольшее влияние оказывается на активно делящиеся клетки (эпителиальные, стволовые, также эмбриональные).

К самым распространенным методом защиты от ионизирующего излучения относятся:

  • соблюдение безопасного расстояния от источника радиации;

  • защита временем, сниженное до минимального времени воздействие на человека оказывает наименьшие последствия;

  • костюмы радиоактивной защиты;

  • защита экранированием:

  • от альфа-излучения защитит лист бумаги, ткань, резиновые перчатки, респиратор;

  • от бета-излучения защитит тонкий слой алюминия или свинца, стекло, противогаз;

  • от гамма-излучения – в качестве защитных экранов могут выступать тяжёлые металлы, такие как свинец, вольфрам и сталь.

Чем больше атомный номер вещества, тем более эффективно будет поглощено гамма-излучение.

1.2 Влияние радиации на организм человека

Радиационное загрязнение окружающей среды является одним из самых вредных загрязнений, поскольку последствия других загрязнений проявляются после длительного воздействия, в то время как радиационное загрязнение может нанести непоправимый ущерб моментально. Радиоактивные вещества являются одними из самых токсичных из всех известных веществ. Радий в 25000 раз токсичнее мышьяка. Биологическое значение радиации стало предметом серьезного беспокойства после трагической смерти мадам Кюри; она умерла от лейкемии, вызванной воздействием радиации.

Воздействие радиации может быть разрушительным как для человеческого организма, так и для других живых существ. Когда ионизирующие радионуклиды проникают в живую ткань, они разрушают атомы и молекулы на своем пути. Ионизирующее излучение разрушает и дестабилизирует атомы и молекулы.

Особенно это касается биомолекул. Механизм разрушения начинается с облучения молекулы воды в клетке. При облучении электрон слетает со своей орбиты. Выброшенный электрон может присоединиться к нормальной молекуле воды и сделать ее нестабильной. Такая нестабильная молекула воды расщепляется на ионы водорода (H+), гидроксид-ионы (OH-) или свободные радикалы Hꞏ и ОHꞏ.

Радиация также производит множество других свободных радикалов, которые реагируют с белковыми молекулами в клетке, запуская цепь событий, которые могут разрушить живые клетки или мутировать их, что приводит к отсутствие возможности нормально функционировать. Ионные свободные радикалы деактивируют ферменты путем диссоциации их водородных связей.

В результате из-за ингибирования активности ферментов рост клеток может продолжаться, но деление и размножение клеток может быть остановлено. Поскольку белки являются строительным материалом организма, а также играют важную роль в формировании клеточных мембран, радиационное облучение может повредить клеточные мембраны, сделав их проницаемыми.

Радиация также приводит к аномальному обмену веществ через поврежденную клеточную мембрану, вызывая временные или постоянные повреждения организма. Хотя ткани человека могут восстанавливать некоторые радиационные повреждения, чувствительность к повреждениям прямо пропорциональна репродуктивной способности клеток.

Радиационное облучение повреждает клетки следующими способами:

1. Когда пучок высокоэнергетических положительно заряженных альфа-частиц проникает в живую клетку, он диссоциирует атомы и молекулы на своем пути, например, молекулы воды могут быть диссоциированы положительным зарядом альфа-частиц. Сильный положительный заряд альфа-излучения отрывает электрон (e-) от молекулы воды, поэтому молекула воды, которая в остальном является нейтральной, приобретает положительный заряд (pО+) и дестабилизирует свою связь с соседними молекулами.

2. Молекула ДНК (дезоксирибонуклеиновой кислоты) также может быть диссоциирована или изменена альфа-частицами или ионами. Иногда генетический код ДНК перепутан, поэтому в последующих поколениях она воспроизводится по-разному. Хромосомы разрываются из-за поврежденных нитей ДНК и затем рекомбинируют аномальным образом. В таких ситуациях либо система восстановления организма может изолировать и вылечить или преодолеть повреждение, либо клетка может погибнуть через несколько часов. Радиационное облучение может также вызвать серьезные аберрации в молекулах ДНК, которые, если не будут полностью уничтожены иммунной системой организма, могут долгое время воспроизводиться аномальным образом, вызывая рак и опухоли в различных органах.

1.3 Крупнейшие ядерные катастрофы в истории

Сначала люди открыли огонь, после чего отправились в путь, чтобы сформировать цивилизацию и открыть более эффективные и мощные методы получения энергии. Одним из самых распространенных источников для нас стало ископаемое топливо, по сути, подтолкнувшее мир к великой промышленной революции. Однако самая большая проблема с ископаемым топливом заключается в том, что его запасы не безграничны, и в какой-то момент оно должно закончиться на планете. Чтобы решить эту проблему, люди начали искать альтернативные источники энергии, и в результате появилась ядерная энергия.

Да, это та самая ядерная энергия, которая используется для создания атомных бомб, подобные которым были сброшены на Хиросиму и Нагасаки, что привело к гибели миллионов людей и доказало, насколько мощной она была на самом деле. Если она может вызвать разрушения, то, конечно, ее можно использовать и в мирных целях. Однако это не устранило риск, о чем свидетельствуют многочисленные ядерные катастрофы на протяжении всей истории человечества. Такие аварии могут быть связаны как с финансовыми потерями, так и с ущербом для жизни. В этом списке рассматривается несколько самых страшных ядерных катастроф, большинство из которых служат страшным напоминанием о том, с чем мы имеем дело.

На ядерном объекте в Токай, Ибараки, за время его эксплуатации произошло две крупных аварии. Одна из них - взрыв, произошедший в 1997 году, а вторая - серьезная авария с критичностью на установке JCO. Именно о последней из этих двух аварий обычно вспоминает большинство людей. В то время это была самая страшная ядерная радиационная авария, произошедшая в Японии. Авария произошла на предприятии по переработке урана, где трое рабочих готовили небольшую партию топлива для экспериментального быстрого реактора-размножителя. Во время процесса один из резервуаров с осадком достиг критической массы, что привело к гибели двух рабочих. Позже выяснилось, что рабочие, которым поручили эту работу, не имели должной квалификации или подготовки, что оказалось фактором, способствовавшим аварии.

Томск-7 был секретным городом в Сибири и домом для нескольких ядерных объектов, которые использовались для крупномасштабного производства урана для топлива и оружия. Одна из самых страшных ядерных катастроф в истории России произошла, когда рабочие одного из объектов пытались отделить плутоний от отработанного ядерного топлива с помощью азотной кислоты. Точная причина ошибки неизвестна, но предполагается, что из-за недостатка сжатого воздуха радиоактивная смесь достигла критической температуры. Последовавший взрыв был настолько сильным, что разрушил стены на двух этажах и рассеял большое количество радиации на площади 120 квадратных километров. В итоге десятки тысяч людей получили большие дозы радиации, а природные элементы были серьезно загрязнены на долгие годы.

Одним из наиболее революционных применений ядерного топлива стало использование его на борту подводных лодок. Преимущество использования ядерного реактора на подводных лодках заключается в том, что они не требуют дозаправки и могут оставаться под водой в течение длительного времени, всплывая только тогда, когда экипажу требуется пища. Хотя эта технология имеет много преимуществ, у нее есть и множество недостатков. Ярким примером этого является советская подводная лодка К-431, на которой произошел взрыв реактора во время дозаправки в бухте Чажма, Владивосток. Эта катастрофа привела к гибели десяти военнослужащих ВМФ, а более 50 человек получили радиационные травмы. Она была названа одной из самых страшных ядерных катастроф в мире и вызвала операцию по очистке территории, в которой приняли участие 2000 человек, в результате чего еще 290 человек подверглись высокому уровню радиации.

Известно также о другой аварии, поскольку после землетрясения и цунами 2011 года в Японии инцидент на Фукусиме получил широкое освещение в новостях и других средствах массовой информации. Активные реакторы на атомной станции были автоматически остановлены сразу после землетрясения, однако системы охлаждения все еще необходимы для поддержания температуры в реакторах даже после прекращения их работы.

Для этого используются аварийные генераторы, но они оказались бесполезными из-за цунами, последовавшего сразу после землетрясения. Это привело к ядерному расплавлению трех блоков, вызвавшему взрывы водородно-воздушной смеси и рассеивание радиоактивных материалов в окружающих районах. Инцидент на Фукусиме стал одной из самых значительных ядерных катастроф, произошедших после Чернобыльской катастрофы 1986 года. Это была самая страшная ядерная катастрофа, произошедшая с момента открытия ядерной энергии. Роковым утром 26 апреля 1986 года было проведено испытание реактора № 4 на безопасность, которое пошло ужасно неправильно и привело к взрыву, в результате которого выпало в 400 раз больше осадков, чем при бомбардировке Хиросимы.

Эта авария была отнесена к категории самых катастрофических ядерных аварий как по стоимости, так и по количеству жертв. Сразу после аварии было госпитализировано почти 134 человека, из которых 28 умерли от лучевой болезни. Последовавшие за этим операции по ликвидации последствий аварии считаются одними из самых масштабных в истории, в них участвовали более 500000 рабочих, которые подвергали свою жизнь риску, работая в высокорадиоактивной среде. Жителей Чернобыля пришлось эвакуировать, и сейчас там остались лишь заброшенные здания и вещи, которые были оставлены в спешке.

1.4 Радиация в быту

Радиация в повседневной жизни может исходить из различных источников, и её влияние на здоровье человека является важной темой для исследования. В быту мы сталкиваемся с радиацией как природного, так и искусственного происхождения. Оба типа могут оказывать негативное воздействие на организм, и понимание этих эффектов поможет нам лучше защищаться от потенциальных рисков.

Источники бытовой радиации:

  1. Природные источники радиации: к ним относятся космическое излучение и радон — газ, образующийся в результате распада урана в земле. Радон, проникая в здания через трещины в фундаменте и другие пути, может накапливаться в помещениях и представлять серьезную угрозу для здоровья, особенно в закрытых и плохо проветриваемых пространствах.

  2. Искусственные источники радиации: к этим источникам относятся бытовая электроника, медицинские устройства, а также некоторые элементы интерьера, такие как старые телевизоры и мониторы, которые могут излучать ионизирующее излучение. Использование таких приборов должно быть обоснованным и контролируемым.

Воздействие радиации на организм человека может вызывать различные заболевания, в зависимости от уровня и продолжительности воздействия. Основные последствия включают:

  1. Острые радиационные синдромы: они возникают при высоких дозах радиации за короткий период времени и могут привести к серьезным повреждениям органов и тканей. Симптомы включают тошноту, рвоту, слабость и в тяжелых случаях — летальный исход.

  2. Долгосрочные последствия: хроническое воздействие радиации, даже в малых дозах, может привести к повышенному риску рака, особенно рака легких, который связан с воздействием радона. Также наблюдаются изменения в иммунной системе и репродуктивной функции.

Механизмы воздействия. Радиация воздействует на клетки организма, вызывая повреждения ДНК. Если поврежденные клетки не восстанавливаются должным образом, это может привести к мутациям и развитию опухолей. Организм имеет некоторые механизмы восстановления, но при высоких дозах радиации или постоянном воздействии этих механизмов может не хватить.

Чтобы снизить уровень воздействия радиации в домашних условиях, рекомендуется:

  1. Проветривание помещений: это поможет снизить уровень радона и улучшить качество воздуха. Если уровень радона в доме высок, могут быть установлены специальные системы вентиляции.

  2. Контроль использования медицинских приборов: рентгеновские исследования следует проводить только по необходимости, а не по желанию.

  3. Безопасное использование электроники: использование гарнитур и громкой связи для мобильных телефонов, а также отказ от старой техники, которая может излучать радиацию.

  4. Обучение и информирование: знание источников радиации и способов защиты поможет людям принимать обоснованные решения о своей безопасности.

Влияние радиации на организм человека в быту — это важный аспект, требующий внимания и информированности. Понимание источников и последствий радиационного воздействия позволит людям принимать меры по снижению рисков и улучшению качества жизни. Образование в этой области поможет создать более безопасное и здоровое окружение для всех.

1.5 Защита от ядерной катастрофы

Защита от ядерных катастроф — это комплекс мер, направленных на минимизацию последствий взрывов атомных бомб и аварий на ядерных объектах. Поскольку последствия таких катастроф могут включать не только разрушения, но и радиационное заражение, необходимо знать основные принципы защиты и подготовки.

Этапы защиты:

  1. Заранее. Подготовка и планирование

    • Создание убежищ: многие страны разрабатывают специальные подземные убежища, которые могут защитить от ударной волны и радиационного воздействия. На личном уровне полезно определить ближайшие безопасные места (например, подвалы или подземные парковки).

    • Набор первой необходимости: рекомендуется подготовить экстренный запас, включающий воду, пищу, аптечку, средства защиты органов дыхания (например, маски), фонарики, батареи и радиоприёмник.

  2. Во время катастрофы. Эвакуация и укрытие

    • Эвакуация: если есть возможность покинуть зону поражения до или сразу после взрыва, это необходимо сделать. Следует избегать открытых пространств и двигаться в направлении, противоположном эпицентру или ветру, который может нести радиоактивные частицы.

    • Укрытие: если эвакуация невозможна, нужно оставаться внутри здания, подальше от окон и стен. Лучшим вариантом будет подвал или помещение без окон, так как это уменьшает воздействие радиации.

  3. После катастрофы. Деконтаминация и защита от радиации

    • Гигиена: после выхода на улицу необходимо сразу сменить одежду, вымыться и избавиться от загрязнённых вещей. Это предотвратит попадание радиоактивных частиц на кожу и внутрь организма.

    • Ограничение потребления продуктов: после взрыва нельзя пить воду из открытых источников или есть продукты, которые хранились на открытом воздухе, так как они могут быть заражены радиацией.

Методы защиты от радиации:

  1. Экранирование: использование материалов, которые блокируют радиацию. Например, бетон и свинец снижают воздействие гамма-излучения.

  2. Время и расстояние: чем дальше человек находится от источника радиации и чем меньше времени он проводит в зоне облучения, тем меньше вред.

  3. Йодная профилактика: при угрозе выброса радиации важно вовремя принять препараты йодида калия. Они защищают щитовидную железу от накопления радиоактивного йода.

Государства и международные организации разрабатывают меры для предотвращения и ликвидации последствий ядерных катастроф. Эти меры включают создание систем раннего предупреждения, международные договоры по нераспространению ядерного оружия и обучение граждан правилам поведения в случае чрезвычайных ситуаций.

Защита от ядерных катастроф требует комплексного подхода, включающего подготовку, правильные действия во время катастрофы и меры по минимизации последствий. Информированность людей о необходимых мерах, а также своевременные действия спасательных служб могут сохранить жизни и снизить риск долгосрочных последствий для здоровья

ГЛАВА 2. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

2.1 Социальный опрос

Для оценки уровня осведомлённости школьников о радиации и мерах безопасности был проведён социальный опрос среди 20 учащихся. Целью исследования стало выявление знаний о влиянии радиации на организм, понимания возможных рисков, связанных с бытовыми приборами, а также отношения к необходимости изучения радиационной безопасности в школе. Полученные данные помогут понять, насколько школьники готовы к ответственному отношению к данной теме и какие пробелы в знаниях требуют устранения.

  1. Знаете ли вы, что такое радиация?

  • Да — 16 человек (80%)

  • Нет — 4 человека (20%)

  1. Опасна ли радиация, на ваш взгляд?

  • Да, однозначно — 18 человек (90%)

  • Скорее да, чем нет — 2 человека (10%)

  • Скорее нет, чем да — 0 человек (0%)

  • Нет, не опасна — 0 человек (0%)

  1. Считаете ли вы, что бытовая техника может излучать радиацию?

  • Да — 13 человек (65%)

  • Нет — 7 человек (35%)

  1. Знаете ли вы, как защититься от радиации?

  • Да — 8 человек (40%)

  • Нет — 12 человек (60%)

  1. Считаете ли вы важным изучать радиационную безопасность в школе?

  • Да — 19 человек (95%)

  • Нет — 1 человек (5%)

Анализ ответов показал, что большинство респондентов (80%) знают, что такое радиация, и 90% из них считают её однозначно опасной для здоровья. Несмотря на это, 60% школьников признались, что не знают, как защититься от её воздействия, что подчёркивает важность дополнительного информирования по данной теме.

Особое внимание вызвал вопрос о бытовой технике: 65% участников считают, что она может излучать радиацию. Это свидетельствует о необходимости развеять мифы и дать учащимся достоверную информацию о радиации в быту. Важно отметить, что подавляющее большинство респондентов (95%) поддержали идею изучения радиационной безопасности в школе, что указывает на высокий интерес к теме и понимание её значимости.

На основе полученных результатов можно сделать вывод о необходимости разработки образовательных материалов, направленных на повышение уровня осведомлённости школьников. Важно обеспечить их знаниями о способах защиты от радиации, разъяснить реальные риски и укрепить навыки безопасного поведения в быту.

2.2 Создание буклета

Было принято решение разработать буклет (ПРИЛОЖЕНИЕ 1) по теме «Радиация и её влияние на организм человека» для того, чтобы в доступной и наглядной форме донести ключевую информацию до школьников. Опрос показал, что многие учащиеся осознают опасность радиации, но имеют ограниченные знания о мерах защиты и влиянии бытовых приборов. Формат буклета был выбран из-за его компактности, удобства и возможности сосредоточиться на самых важных аспектах темы.

Буклет позволяет школьникам быстро получить ответы на основные вопросы: что такое радиация, как она влияет на организм, какие существуют бытовые источники радиации и как можно защититься. Простота подачи информации и визуальное сопровождение делают его идеальным инструментом для образовательных целей.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Радиация оказывает значительное влияние на организм человека, особенно в условиях аварийных ситуаций и бытового воздействия. Хотя в нашей повседневной жизни уровень облучения обычно остаётся на безопасном уровне, использование современных устройств и технологий требует внимательного подхода. Опасность ядерных катастроф и радиационного загрязнения подчёркивает важность знаний о мерах защиты и своевременной подготовки.

Защита от радиации базируется на трёх ключевых принципах: экранировании, сокращении времени облучения и увеличении расстояния от источников радиации. Помимо этого, важна государственная поддержка, внедрение систем предупреждения и обучение населения действиям в чрезвычайных ситуациях. Грамотное информирование, соблюдение правил безопасности и готовность к непредвиденным событиям помогут снизить воздействие радиации и сохранить здоровье.

Таким образом, радиация остаётся актуальной темой для изучения и распространения знаний. Важно помнить, что предотвращение радиационного воздействия, как в быту, так и в условиях возможных катастроф, — это наша общая задача, требующая внимательного отношения и ответственного поведения.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

    1. Артюхов, И. А. Радиационная безопасность: Учебное пособие / И. А. Артюхов. — М.: Издательство МГУ, 2020. — 256 с.

    2. Бочаров, А. П. Основы радиационной защиты / А. П. Бочаров. — СПб.: Питер, 2018. — 192 с.

    3. Гусев, Е. П., Дроздов, В. А. Радиация и здоровье человека / Е. П. Гусев, В. А. Дроздов. — Екатеринбург: У-Фактория, 2019. — 320 с.

    4. Кравченко, Н. В. Радиация в быту и на производстве / Н. В. Кравченко. — М.: Альпина Паблишер, 2021. — 144 с.

    5. Петров, О. В. Последствия ядерных катастроф: Чернобыль, Фукусима / О. В. Петров. — М.: АСТ, 2017. — 288 с.

    6. Сидоров, К. И. Физика и биология радиации / К. И. Сидоров. — Новосибирск: Наука, 2022. — 234 с.

    7. Федоров, М. Н. Радиационная экология и безопасность: Учебник / М. Н. Федоров. — М.: Лань, 2016. — 208 с.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Просмотров работы: 3