Радиоактивная обстановка в городе Электросталь

Бесплатно!

Аннотация

В этом проекте мы хотим провести анализ изменения радиационной обстановки в городе Электросталь, взяв в сравнение данные радиоэкологии студентов 2003 года и данные радиоэкологии полученные нами в конце 2010 года.

В наш век научно-технической революции, век автоматизации, сложнейших технологических процессов, основополагающую роль играют вопросы экологии.

Главным понятием экологии является здоровье человека. Со здоровьем люди издавна связывали свое благополучие, счастье, возможность полноценно трудиться. Одной из негативных сторон деятельности человека является изменение радиоэкологического состояния окружающей среды. Загрязнение радиоактивными веществами экосистем можно рассматривать как новый обиотический фактор среды обитания действующей как отдельные организмы, так и на популяции и их сообщества.

Ионизирующее излучение является мутагенным и эволюционным фактором, поэтому вопросы их влияния на все проявления жизни занимают важное место среди проблем современного естествознания.

Радиоэкология изучает воздействие ионизирующих и радиоактивных излучений и радиоактивных элементов на окружающую среду и отдельные ее компоненты.

Введение

Термин «экология человека» введён в науку американскими учёными Р.Парком Э.Берджесом в 1921 году. Однако как научное направление экологии оно сформировалось только в 80-е годы. По определению ведущих отечественных учёных в этой области, В.П. Казначеева и А. Л.Яншина, экология человека – это комплексная наука, изучающая закономерности взаимодействия человека и окружающей его космопланетарной среды. Ионизирующее излучение начали считать важным экологическим фактором ещё в середине тридцатых годов текущего столетия, однако широкое развитие радиоэкологических исследований приходится на пятидесятые годы, когда антропогенная деятельность (и в первую очередь ядерные испытания) привела к изменению естественного радиационного фона. В истории радиоэкологии можно выделить четыре этапа.

· Довоенный, когда основное внимание учёные обращали на распределение в биосфере тяжёлых естественных радионуклидов и на качественные оценки естественного радиационного фона. Определение доли естественной радиоактивности в общей облучённости живых организмов, исследование миграции и концентрирования естественных радионуклидов в биосфере и установление роли и значения естественной радиоактивности в жизненных процессах и общей эволюции живого в настоящее время составляет первую проблему радиоэкологи.

· Период 50-60-х годов – время интенсивных ядерных испытаний, когда были выполнены крупномасштабные исследования миграции основных радиологически значимых искусственных радионуклидов и оценены количественно лучевые эффекты на биогенетическом уровне.

Изучение путей распространения среди живых организмов радиоактивных продуктов ядерных взрывов и влияния дополнительного облучения различных уровней на основные функции организмов и состояние природных биогеоценозов  представляют вторую проблему радиоэкологии.

В 1954 году вступила в действие первая в мире атомная      электростанция в городе Обнинске Калужской области.

·  Период с конца 60-х годов, когда основные проблемы радиоэкологии стали связывать с экологическими аспектами безопасного использования ядерной энергетики и начинающегося применения радиационных биотехнологий. Определение размеров и путей устранения вредного воздействия на человека радиации, связанной с радиоактивными отходами, выбросами атомных электростанций, использованием закрытых и открытых источников ионизирующего излучения в научных исследованиях, промышленности, медицине, сельском хозяйстве, составляют суть третьей проблемы радиоэкологии.

·  Изучение экологических проблем аварии на Чернобыльской атомной электростанции в 1986 году позволяет говорить о наступлении четвёртого этапа развития радиоэкологии.

С конца XX века начался новый, пятый этап в развитии радиоэкологии. Основными направлениями исследований в этот период, по мнению академика Алексахина P.M., является гармонизация технологий, обеспечивающих здоровье человека и защиту окружающей среды (Aleksakhin , 2000). Действительно, в условиях глобального загрязнения биосферы радионуклидами и другими поллютантами исследования их комбинированного действия на компоненты наземных экосистем приобретают особую актуальность. Основой для решения данных вопросов опять-таки является изучение закономерностей миграции элементов-загрязнителей в различных ландшафтах. Особое место в этих исследованиях отводится выявлению синергизма в их воздействии на компоненты биоты и факторов, определяющих миграционные потоки техногенных загрязнителей в системах: “почва – растение”, “почва – грунтовые воды”, “грунтовые воды – речная сеть”, поскольку эти системы являются основными звеньями трофической цепи поступления к человеку. Изучение данных проблем позволит не только познать особенности сочетанного действия элементов-загрязнителей на объекты природной среды, но расширить и углубить научные представления об интенсивности и специфике миграции этих элементов во всех горизонтах вертикальной структуры геосистем и звеньях ландшафтных катен, причем в различных динамических состояниях годичных и многолетних циклов, используя радионуклиды как радиоактивную метку в нативных условиях, а также оценить экологические функции почв при различных типах техногенного загрязнения. Именно на решение этих проблем направлены усилия лаборатории радиоэкологии МГУ им. М.В. Ломоносова на пороге XXI века.

Основная часть

1.1. История открытия естественной радиоактивности и искусственной радиоактивности

В 1896 г. А.Беккерель обнаружил с помощью фотопластинки, что одна из солей урана является источником излучения, природа которого была неясна. Беккерель установил, что открытое им излучение испускается всеми соединениями урана и самим металлическим ураном, т.е. что источником излучения являются атомы урана.

Оказывается, излучение урана происходит непрерывно и никакие внешние воздействия (температура, давление и т.д.) не оказывают на него влияния, т.е. атомы урана излучают самопроизвольно (спонтанно),

Излучение урана было названо радиоактивным, а само явление – радио-активностью.

К исследованиям подключились Мария и Пьер Кюри. Мария вместе с Беккерами изучают явление радиоактивности. Что же является источником непрерывного испускания лучей и непрерывной потери энергии? Этот вопрос и поставила себе Мария Кюри, которая привлекла к его исследованию своего мужа. Чтобы скомпенсировать ток, идущий от заря- женной пластинки конденсатора к незаряженной, нужно было нагрузить определенными грузами. Проведя этот опыт, они получают источник лучей – атомы урана. Перепробовав все другие известные тогда элементы, супруги Кюри понимали, что лишь уран дает такие лучи.

В 1934 году Ирен и Жолио Кюри открыли искусственную радиоакти-вность. Они доказали, что разрушение радиофосфора происходило по тем же законам, что и распад других давно известных радиоактивных элементов. Радиофосфор – это гипотеза, прекрасно объясняющая открытие искусственной радиоактивности, по своему значению для познания природы и по возможностям практического использования, это – одно из важнейших завоевании в штурме атомного ядра.

1.2. Свойства радиоактивных излучений.

Классический опыт, позволивший обнаружить сплошной состав радиоактивного излучения, состоял в следующем. Препарат радия помещали на дно узкого канала в куске свинца. Против канала находилась фотопластинка. На выходившее из канала излучение действовало сильное магнитное поле. Вся установка помещалась в вакууме. В магнитном поле пучок, расходился на три составляющие первичного канала отклонялись в противоположные стороны. Это указывало на наличие у этих излучений электрических зарядов противоположных знаков. Третья составляющая не отклонялась магнитным полем. Положительно заряженный компонент получил название альфа- лучей, отрицательно заряженный – бета – лучей, нейтральный – гамма- лучей. Эти три вида излучения очень сильно отличаются друг от друга по проникающей способности. При радиоактивном распаде рождаются β-лучи,γ-лучи, α-лучи.

α – лучи представляют собой поток положительно заряженных частиц.

Альфа- частицы относительно тяжелы и не способны проникать через неповреждённую кожу. Если же пищей, водой или воздухом они проникают внутрь организма, то становятся чрезвычайно опасными. По своей природе – лучи оказались потоком быстролетящих электронов, скорость которых превышает скорости обычных катодных (электронных) лучей. Энергия – частиц может достигать 10 МэВ, что соответствует их скорости, приближающейся к скорости света в вакууме.

β Бета- излучение обладает большой проникающей способностью и приходит в ткани организма на глубину 1-2см.

γ – лучи представляют собой жёсткое электромагнитное излучение, обладающее наибольшей из всех радиоактивных излучений

проникающей способностью. Они вызывают относительно слабую ионизацию вещества, через которое они проходят. Это означает, что их квантовые свойства проявляются ещё в большей степени, чем у рентгеновского излучения. Они проникают вере весь человеческий организм, задержать их может только достаточно толстый слой свинца или бетона.

1.3. Основные понятия радиоэкологии

Исторически первой единицей радиоактивности была установлена радиоактивность радона, находящегося в равновесии 1 г позднее она была принятой равной  3,7*1010 распадов в 1 с и названа кюри (Ки)

1 Ки=3,7*1010распад/с

Сегодня международной единицей активности является I Ik (бекке- рель), равный I распаду в секунду;

1 Бк=1 распад/с

1 Ки=3,7*1010распад/с

В настоящее время общепринятыми системными единицами являются: кулон (экспозиционная доза)

I Р = 2,58 КГ4 Кц/кг = 0,88 рад,

грей (поглощенная доза),

1 гр = I Дж/кг » 100 рад,

зиверт (эквивалентная доза),

1 Зв = 100 бэр.

В организме наиболее радиочувствительны половые и кроветворные клетки, а таке  клетки эпителия тонкой кишки. Очень чувствительны к действию ионизирующих излучений ткани эмбриона, молодые ткани, а  так же органы в период формирования.

У облученных людей нарушается детородная функция. Увеличивается также опасность онкологических заболеваний крови-лейкемии. Это связано с поражением основного кроветворного органа – костного мозга.

Орган или ткань
Половые железы 0,25
Молочные железы 0,15
Кроветворные клетки костного мозга 0,12
Легкие 0,12
Щитовидная железа 0,03
Кость (поверхность) 0,03
Остальные органы (ткани) 0,3
Все  тело 1

1.4. Основные понятия радиоэкологии.

Закон радиоактивного распада может быть записан в следующем виде:

– постоянная распада;

– период полураспада радионуклида.

– число ядер радионуклида в начальный момент времени и момент

времени t. t- время. Смысл данного закона заключается в том, что активность (число ядер) радионуклидов убывает с течением времени, причём за любой интеграл времени распадается одна и та же доля имеющихся ядер радионуклидов.
Активность радионуклида (А) – это уменьшение числа ядер (N) за определённый интервал времени t., где Ао – активность радионуклида в начальный момент времени.

Исторически первой единицей радиоактивности радона, находящегося в равновесии ;позднее она была принята =3,7 10 распадов в 1с и названа (кюри) (Ки) 1Ки=3,7 10 распад/с Сегодня международной единой активности Явл. 1Бк (беккерель), равный 1 распаду в секунду: 1Бк=1 распад/с 1Ки=3.7 10 распад/с
Поглощённая доза облучения (Д) определяется энергией ионизирующего излучения, переданной определённой массе облучаемого вещества: Д=Е/м, где Е-энергия; м-масса. Единицей поглощённой дозы является 1Гр (грей) равный 1Дж, поглощённому 1кг вещества.

1Гр=1Дж/кг=100рад, где рад- внесистемная единица

Эквивалентная доза облучения (Н) равна произведению поглощённой дозы на средний коэффициент качества ионизирующего излучения (К) в данном элементе объёма биологической ткани , (К) учитывает биологическое действие различных излучений- это справочная величина. Н=К Д Единицей измерения эквивалентной дозы облучения в системе СИ является 1 Зв (зиверт), внесистемной – 1 Бэр . 13в=100 Бэр
Нт – среднее значение эквивалентной дозы в органе или ткани. Wt – взвешенный коэффициент, равный отношению ущерба от облучения органа или ткани к ущербу от облучения всего тела при одинаковых эквивалентных дозах. Нэфф= Wt Нт.

1.5. Радиационный фон планеты.

Человек и всё живое на Земле развивалось в условиях постоянно действующего естественного радиационного фона, который составляет ОДР/год ,а для человека ПДД 0,5 Р/год. Как же влияет радиационный фон на самочувствие человека? Это можно увидеть на соответствующем графике:

Основную дозу облучения человек получает от естественных источников радиации, которые, находятся в почве в основном – это Радон и в строительных материалах. Дома, построенные из дерева, дают 0,5мГр/год, из кирпича до 1мГр/год, а шлаковые и железобетонные до 1,7млГ/год. По измерениям сделанным нами в городе дома кирпичные дают около 0,1 мкЗв/ч;

Панельные – около 0,12мкЗв/ч;

Шлакоблочные – около 0,19мкЗ/ч;

Дома находящиеся в районе радиостанции -около 0,5мкЗв/ч, что является

ПДД.

Учитывая время пребывания человека в помещениях (К-0,8), можно подсчитать, что годовая эффективная эквивалентная доза за счёт внешнего облучения внутри помещения составляет 0,29мЗв, а суммарная годовая эффективная эквивалентная доза за счёт внешнего облучения радионуклидами земного происхождения равна 0,35м3в. Значительную дозу облучения мы получаем с выдыхаемым воздухом, находясь длительное время в непроветриваемых помещениях. Но наибольший вклад вносит радиоактивный газ – радон – 55% . Главным источником поступления радона в закрытые помещения является грунт. Радон накапливается в подвалах, ванных комнатах, кухнях. В кухонные помещения радон попадает вместе с

природным газом и водой. Вода выделяет больше радона, например, если принимать ванну, то можно получить 20мкР/ч. Определённое излучение мы получаем с принятием пищи. Среди радиоизотопов главное место по создаваемой активности занимают изотопы калия, находящиеся в скелетной мускулатуре, нервной ткани, сердце, печени и селезёнке; йода, который в основном сосредоточен в молоке; цезия, содержащегося в рыбе.

Из всех перечисленных факторов складывается естественный радиационный фон.

1.6. Искусственные источники радиации

Ионизирующие излучения, создаваемые техногенными источниками влияет на живые организмы и экосистемы и повышает естественный фон. Источниками такого излучения могут быть испытания ядерного оружия, аварий на АЭС, атомная энергетика, медицина и другие источники облучения. Медицина.

Со времени открытия рентгеновских лучей самым значительным достижением в разработке методов рентгенодиагностики стала компьютерная томография. Этот метод позволяет во много раз уменьшить дозы облучения людей по сравнению с обычными методами. Например: в результате флюорографии разовая доза составляет 370мкР/ч, облучение при рентгенографии зубов даёт нам З Бэр, облучение при рентгеноскопии желудка –ЗО Бэр (нижний уровень развития лёгкой степени лучевой болезни начинается при ЮО Бэр).

Широкое применение влечение и установление диагноза находит радиоизотопная медицина. С помощью радиоактивных изотопов, вводимых в организм человека, определяется место локализации и размеры опухоли или же проверяется функция органа.

Методы лучевой терапии используются для лечения злокачественных опухолей.

Атомная энергетика.

Ядерный топливный цикл включает несколько стадий: добыча и обогащение урановой руды; производство и транспортировка ядерного топлива; производство энергии; вторичная обработка отработанного топлива с целью извлечения урана и плутония; захоронение радиоактивных отходов. Каждый этап ядерного топливного цикла таит в себе определённую долю опасности и риска в случае нарушения технологического процесса, как это было 26 апреля 1986года на Чернобыльской АЭС . Пострадали граждане не только Белоруссии, Украины, России, но и ряда Европейских стран. Другие источники облучения:

·  Сжигание угля, выплавка стали -дают твёрдые отходы в виде золы, м « которая частично улетает с дымом, а остальная часть осаждается на поверхности. В золе находятся тяжёлые металлы и остатки радиоактивных элементов. Заводы «Электросталь» и «ЭЗТМ» превышают ПДД по тяжёлым металлам в 300 раз.

·  Потребительские товары (радиолюминесцентные, электронные приборы, цветные телевизоры и др.

Просмотр одного хоккейного матча по телевидению – 1мкБэр, сравним с фоновым облучением за год – ЮОмБэр.

·  Курение -источник облучения.

Курение занимает одно из первых мест среди других радиоактивных воздействий.

Wt – взвешенный коэффициент, равный отношению ущерба от облучения органа или ткани к ущербу от облучения всего тела при одинаковых эквивалентных дозах.

Чувствительность биологических объектов к действию ионизирующих излучений называется радиочувствительностью.

В таблице №3 представлена полулетальная доза облучения для различных живых организмов.

1000- 150 ООО Растение
100 000 Амёба
20 000 Улитка
8000 – 20 000 Змея
1000- 10 000 Насекомое
800 – 2000 Рыба, птица
600- 1500 Мышь
700 – 900 Крыса
250 – 600 Обезьяна
400 Человек
400 Морская свинка
250 – 400 Собака
350 Коза
300 Осёл
200 Овца

1.7. Радиоактивное заражение и некоторые аспекты радиационной безопасности.

Энергетическая проблема – одна из важнейших проблем, которые сегодня приходится решать человечеству. Уже стали привычными такие достижения науки и техники, как средства мгновенной связи, быстрый транспорт, освоение космического пространства. Но всё это требует огромных затрат энергии. Атомные электростанции дают около 12% электрической энергии. В пределах России размещено 10 атомных электростанций, 31 энергетический реактор, несколько сотен реакторов установлено на атомных подводных лодках.

Промышленное производство плутония и других расщепляющих материалов на территории России ведётся с 1949года. В настоящее время действует не менее 4 предприятий по производству ядерного топлива, которые сосредоточены в Европейской части Сибири и на Урале. Открытое акционерное общество «Машиностроительный завод» – лидер в производстве ядерного топлива и одно из крупнейших промышленных предприятий в России.

1В каждом десятом энергоблоке атомных электростанций на Земле установлены тепловыделяющие сборки, сделанные в подмосковном городе Электросталь. В 40 из 400 атомных энергоблоков используют ядерное топливо с товарным знаком ЭЛЕМАШ. ЭЛЕМАШ выпускает ТВС для активных зон энергетических ядерных реакторов различных типов: ВВЭР- 440, ВВЭР-1000, РБМК-1000, РБМК-1500 и др., а так же для реакторных установок судов морского флота. Кроме того завод выпускает кальций, который применяется в металлургии для получения высококачественных сталей и сплавов цветных металлов; феррито – бариевых и феррито – стронциевых магнитов применяющихся в электронной промышленности и многое другое. Продукция ОАО МСЗ вырабатывает энергию на АЭС Армении, Болгарии, Венгрии, Казахстана, Литвы, Словакии, Украины, Финляндии и Чехии.

Все российские морские атомоходы движутся благодаря тепловыделяющим сборкам с товарным знаком ЭЛЕМАШ. За радиационной обстановкой на предприятии и в городе следят целые лаборатории высоко квалифицированных инженеров и технических работников. Деятельность инженерных подразделений направлена на внедрение в серийное производство новых прогрессивных научно – технических достижений и разработок, а так же совершенствование конструкции и технологии производства серийно выпускаемых изделий. Завод имеет полный цикл производства ядерного топлива, начиная от конверсии гексафторида урана в порошок диоксида урана до изготовления топливных кассет, включая все комплектующие детали и специальную тару, обеспечивающую безопасность перевозки и сохранность радиоактивной продукции в соответствии с международными нормами. Все операции с открытым ураном производятся в боксах и, как правило, на полностью автоматизированных линиях.

Виды загрязнений многообразный. Это и выбросы вредных веществ в атмосферу, попадание в атмосферу тяжёлых металлов, засорение местности мусором и твёрдыми отходами, повышение уровня ионизирующий радиации, усиление шумовых и электромагнитных воздействий и т.д. Большое количество заводов, находящихся в нашем городе: «МСЗ», «Электросталь», «ЭЗТМ», «Опытный», «Химпром», «НИКБОР», «ЭНИТИ», Выпускающие разнообразную продукцию в то же время ставят наш город на четвёртое место по загрязнению среди городов Московской Области.

Охраной окружающей среды и здоровья работников ОАО МСЗ профессионально занимается группа инженерных подразделений в состав которой входят : лаборатория дозиметрического контроля, лаборатория ядерной безопасности, специалисты технического надзора, отдел техники безопасности и целый ряд других служб, позволяющие отслеживать и оперативно реагировать на любые факты нарушения экологического равновесия в городе. Кроме этого хорошо работают больница и поликлиники, а так же базы отдыха для взрослых и детей. Решены вопросы с отходами: радиоактивные отходы утилизируют с помощью битумирования, цементироращя, стеклования с последующих захоронениях в подземных горизонтах.

На изображении сверху показано внутреннее устройство дозиметра “Мастер-1”, которым мы производили свои замеры.

Мы провели в городе электросталь сравнительную характеристику радиационного фона. В качестве сравнения взяты результаты рад фона за 2003 год и недавно полученные результаты за конец 2010 года. Сравнительная характеристика приведена в таблице № 4

Таблица № 4

2003 год 2011 год
Западная сторона
У памятника В.И.Ленину 0,18 мкЗв/ч 0,24 мкЗв/ч
У «Ледового дворца» 0,24 мкЗв/ч 0,11 мкЗв/ч
В районе «Юбилейный» 0,1 мкЗв/ч 0,11 мкЗв/ч
У Машиностроительного завода 0,1 мкЗв/ч 0,13 мкЗв/ч
Около ДК им. К. Маркса 0,15 мкЗв/ч
Центр 0,12 мкЗв/ч 0,13
Восточная сторона 0,02 мкЗв/ч 0,08 – 0,09 мкЗв/ч
Южная сторона 0,08 мкЗв/ч 0,09 мкЗв/ч

По полученным показаниям видно что во всем городе радиационный фон повысился. Сильные изменеия фона произошли в восточном микрорайоне.

Основные показатели состояния здоровья населения г. Электросталь

2007 г 2008 г 2009 г
Демографические показатели
Численность населения 123088 123515 146327
Число родившихся 1309 1477 1500
Число умерших 2392 2488 2290
Общая заболеваемость населения

(на 1000 человек населения)

918,7 992 1006,8
Заболевания крови 4,2 4,1 3,6
Заболевания эндокринной системы 28,7 29,6 35,2
Заболевания нервной системы 42,1 45,6 51
Заболевания глаз 63,8 68,7 69,1
Заболевания уха 19,1 18,1 24,1
Заболевания системы кровоснабжения 99,1 106,9 112,5
Заболевания органов дыхания 278,9 315,9 276,67
Заболевания органов пищеварения 41,9 46,6 47,5
Заболевания кожи 39,1 32,4 59,7
Заболевания кожно – мышечной системы 57,9 58,2 62,2
Заболевания мочеполовой системы 45,3 45 48,3
Осложнения беременных и родов (возраст от 15 до 49 лет) 32,1 58,6 61,7
Врожденные аномалии 3,5 3,8 3,5
Новообразования 29,8 27,1
Заболеваемость и смертность от злокачественных новообразований

(на 100 тыс чел)

Заболеваемость 291,8 290,9 278,1
Смертность 191,1 267,5 167,4
Заболеваемость чернобыльцев (на 1000 человек, подвергшихся воздействию радиацией, в связи с аварией на ЧАЭС) 909,9 1185,2 1261,7
Заболеваемость и смертность от туберкулеза (на 100 тыс человек)
Заболеваемость 176,77 165,33 144,88
Смертность 13,02 12,35 12,3
Количество зарегистрированных ВИЧ – инфицированных граждан (на 100 тыс человек) 362,5 385,5 394,3

Вывод: Эта таблица была любезно предоставлена главврачом городской больницы города Электросталь. Из полученной таблицы «Основные показатели состояния здоровья населения» видно, что заболевания кожи к 2008 году понижалось, к 2009 повысилось почти в два раза (возможно какой-то процент заболеваемости зависит от повышения радиоактивного фона). Возьмем во внимание заболеваемость чернобыльцев, в связи с аварией на ЧАЭС иммунитет этих людей понижен, возможно за счет этого заболеваемость увеличена.

Рекомендуемая литература

1.     Алексеев С. В. «Экология»

2.     Гринин А.С., Новиков В.Н. «Экологическая безопасность»

3.     Фаин Б.А. «Себе подобный. Повесть об атомном заводе».

4.     Эдемская В. «Электросталь на рубеже веков».

 

Детали:

Тип работы: Курсовая работа

Предмет: Экология

Год написания: 2011

Добавить комментарий

Ваш email не будет показан.

Получать новые комментарии по электронной почте. Вы можете подписаться без комментирования.