Экология человека

 

Рассмотрим образование РЗМ в случае аварии на АЭС. Разрушение ядерного реактора может быть вызвано тепловым взрывом, мощность которого невелика. В атмосферу вместе с парами на высоту 800–1200 м поднимаются РВ. Эти выбросы продолжаются длительное время (несколько недель). Ветер на этой высоте в течение длительного времени меняет свое направление много раз, и загрязненные облака разносятся на значительные расстояния от места аварии и выпадают вместе с осадками. С течением времени, вследствие естественного распада РВ, уровни радиации в местах выпадения радиоактивных веществ уменьшаются по экспоненциальному закону

 

Рис. 2. Спады уровней радиации

 

где P0 — уровень радиации в момент измерениях t0; P(t) — уровень радиации в момент времени t, n — показатель степени, характеризующий изотопный состав и определяющий скорость спада уровня радиации во времени (рис. 2). Показатель степени n зависит от варианта загрязнения. Так, для ядерного взрыва n = 1,2, а для аварии на АЭС и ядерных реакторах n = 0,4–0,5, т. е. спад уровней после ядерного взрыва происходит быстрее, чем при аварии на АЭС, а поэтому и дозы облучения при ядерном взрыве за одно и тоже время и при одинаковых начальных уровнях радиации будет ниже, чем при аварии на АЭС.

 

Зная уровни радиации на местности Р(t), можно определить дозу облучения человека Добл, которую он получит при нахождении на загрязненной местности за интервал времени от начала tн до конца tк облучения.

 

.

 

После интегрирования и упрощения этого выражения с учетом коэффициента ослабления ИИ защитными сооружениями, строительными конструкциями, зданиями получаем расчетное выражение

 

.

 

Биологический эффект ионизирующих излучений

 

Энергия, выделяемая РВ, поглощается средой, биологическими организмами и в живых тканях происходят сложные физические, химические и биохимические процессы.

 

Известно, что тело человека на 75% состоит из воды и углерода. Под воздействием ИИ вода разлагается на водород Н и гидроксильную группу ОН, которые непосредственно или через цепь вторичных химических превращений образуют продукты с высокой химической активностью — гидратный оксид НО2 и перекись водорода H2O2. Эти соединения взаимодействуют с органическими веществами биологической ткани, окисляют и разрушают ее, В результате нарушается нормальное течение биохимических процессов и обмена веществ в организме человека, разрушаются отдельные клетки.

 

Биологический эффект облучения зависит от суммарной дозы облучения и времени воздействия облучения на организм человека, от размеров облучаемой поверхности тела и индивидуальных особенностей человека.

 

В зависимости от величины однократной дозы облучения возможны биологические нарушения, которые приводят к лучевым болезням 4 степеней.

 

Органы человеческого тела по разному реагируют на облучение, так как чувствительность к воздействию ИИ у них разная. По степени чувствительности все органы человеческого тела можно расположить в следующей последовательности: зародышевые клетки (гонадная система); красный костный мозг, в котором формируются эритроциты, зернистые лейкоциты, тромбоциты; зобная или щитовидная железа, которая выделяет в кровь и ткани тела гормоны; лимфатическая ткань, лимфатические узлы, селезенка, формирующие незернистые лейкоциты; печень — орган очистки и отстоя крови и др. внутренние органы.

 

Уже при однократном облучении человека дозой 50 бэр через сутки в крови человека уменьшается количество лейкоцитов, а это ведет к сокращению плазматических клеток, вырабатывающих антитела, обеспечивающие защитные реакции организма к различным заболеваниям. Следовательно, понижается иммунная защита человека (нормальная жизнь лейкоцитов 1 сутки).

 

Уменьшение количества эритроцитов — красных кровяных клеток, переносящих кислород от легких к тканям, наступает через 2 недели после облучения. Продолжительность жизни эритроцитов порядка 100 суток. Эритроциты крови содержат гемоглобин, и если их количество уменьшается, то это может привести к гибели организма. Степень опасности РВ, попадающих внутрь организма, зависит от их активности, а степень поражения организма зависит от скорости их выведения из организма. Если радионуклиды однотипны с элементами, которые человек потребляет с пищей, водой — натрий, калий, кальций и др., то их радиоактивные аналоги могут заменяться нерадиоактивными элементами. Очень опасен для человека радиоактивный йод-137, накапливающийся в щитовидной железе. Для его замещения необходимо принимать йодистые препараты сразу же после начала облучения.

 

Радиоактивные газы — аргон, ксенон, криптон и др. не входят в состав тканей человека и с течением времени выводятся из организма.

 

Отдельные радионуклиды распределяются в тканях тела человека неравномерно, а отдельные РВ концентрируются в определенных тканях: в костных тканях накапливаются радий, уран, плутоний — источники a-излучений; стронций, иттрий — источники b-лучей; цирконий — источник g-квантов. Все эти химические элементы из организма выводятся очень трудно. Химические элементы, образующие в организме человека легкорастворимые соли (например, цезий), накапливаются в мягких тканях и достаточно легко выводятся из организма.

 

Облучения могут разрушать генетический код организма, взаимодействуя с клетками ДНК. В результате нарушается передача наследственной информации, записанной в генах, что ведет к мутагенезу.

 

Человеческий организм способен выводить радионуклиды, но даже при самых благоприятных условиях в организме человека остаются 10% от первоначальной дозы облучения.

 

Страны, использующие атомную энергетику, источники ионизирующих излучений в производственных и медицинских целях, в науке, имеют национальные нормы радиационной безопасности, основанные на рекомендациях МКРЗ (Международный комитет радиационной защиты).

 

В России (1996) принят закон о радиационной безопасности, по которому установлены допустимые пределы доз облучения в результате использования источников ионизирующего излучения (НРБ-99): для населения средняя годовая эффективная доза — 0,001 Зв (0,1 бэр) или эффективная доза облучения за период жизни (70 лет) — 0,07 Зв; в отдельные годы допустимы б?льшие значения эффективной дозы при условии, что средняя годовая доза, исчисленная за последующие 5 лет не превысит 0,001 Зв (0,1 бэр).

 

Регламентируемые значения основных пределов доз облучения не включают в себя дозы облучения, создаваемые естественным и техно-генно измененным радиационным фонами, а также получаемые гражданами (пациентами) при проведении медицинских рентгенологических процедур и лечения.

Контрольные вопросы

 

Что такое ионизирующие излучения, радиоактивность?

Естественные источники ионизирующих излучений.

Основные источники и единицы измерения ионизирующих излучений.

Радиоактивное загрязнение местности.

Биологический эффект ионизирующих излучений.

Нормы радиационной безопасности для населения (НРБ-99).

Экология шума

 

Механические колебательные движения частиц упругой среды (воздух, вода и т. п.), распространяющиеся в виде продольных волн, называют звуком. К шумам относят звуки любого рода, воспринимаемые человеком, как неприятные, мешающие и даже вызывающие болезненные ощущения.

 

В наши дни шум стал одним из опасных факторов, вредящих среде обитания. Длительное воздействие шума вредит не только слуху, оно делает человека нервным и ухудшает его самочувствие, Снижается быстрота и точность движений, замедляется мыслительный процесс, человек становится раздражительным, производительность труда падает.

 

Уже в XIX в. известный бактериолог Роберт Кох предсказал, что “...когда-нибудь человеку придется ради своего существования столь же упорно бороться с шумом, как он сейчас борется с холерой и чумой”.

 

Не следует думать, что раньше шумов не было, и они не мешали людям. Так, уже в Древнем Риме жители жаловались на шум колесниц по ночам, которые не давали им спать и одним из указов Юлия Цезаря было запрещение движение экипажей по ночному Риму (50 г. до н.э.)

 

Сегодня шум — один из важнейших факторов вредного влияния на окружающую среду и человека и опасен не менее, чем загрязнение атмосферы и гидросферы. По определению, выработанному Всемирной организацией здравоохранения (ВОЗ), здоровье — это состояние физического, духовного и социального состояния, и когда шум нарушает это состояние, он становится опасным для здоровья. Если человек не будет вести с шумом непримиримой войны, то в будущем человечеству придется страдать от шума все больше и больше.

 

Общая характеристика шума

 

Под шумом понимается неритмическое звукообразование, беспорядочное смешение звуков различных тонов. Шумом называют также всякий звук, мешающий окружающим или причиняющий им значительные неудобства. При оценке воздействия шума большое значение имеют время суток, сила и продолжительность действия, тип звука и регулярность его воздействия.

 

Шум на производстве, в быту действует непосредственно на орган слуха человека и может его повредить, т. е. ослабить и даже лишить человека слуха (тугоухость, глухота), может оказывать влияние на центральную нервную систему (ЦНС) человека, вызывая головные боли, бессонницу, повышенное сердцебиение, повышение артериального давления и даже психические нарушения (ослабление внимания, нервозность и т. д.).

 

Шум воздействует на организм человека через участок головного мозга, синтезирующий звуковое раздражение в определенное звуковое восприятие. Звук, воспринимаемый нашим ухом, почти всегда распространяется в воздухе и силу звука можно охарактеризовать меняющимся давлением звуковых колебаний, накладывающихся на атмосферное давление Р0. Это переменное давление называют звуковым давлением.

 

Ухо человека воспринимает звуки в диапазоне от 16 Гц до 20 кГц. Эти границы у людей различны и зависят от состояния звукового аппарата человека и его возраста. Различают низкие или инфразвуковые колебания (1–16 Гц), средние (16 Гц–20кГц) и высокие или ультразвуковые колебания (свыше 20 кГц).

 

Шумы или шумовые загрязнения, воспринимаемые человеком в качестве помех, принято делить на низкочастотные (ниже 350 Гц), среднечастотные (350–800 Гц) и высокочастотные (выше 800 Гц). Шум всегда присутствует в окружающей среде и полное его отсутствие оказывает на человека гнетущее ощущение, что ведет к потере трудоспособности, так как невозможно эффективно работать в условиях полной тишины.

 

Наиболее чувствительно ухо человека к колебаниям в диапазоне 1–4 кГц. Такие звуки называют “слышимыми”.Звуковые колебания с частотами ниже 16 Гц (инфразвуки) и выше 20 кГц (ультразвуки) человеческим ухом не регистрируется, а поэтому относятся к разряду неслышимых. но и эти звуки оказывают вредное влияние на организм человека.

 

Колебания отдельных упругих тел, механизмов, машин с частотой до 16 Гц называют “вибрациями” и “сотрясениями”. В зависимости от воздействия на человека их делят на местные и общие.

 

Общие вибрации воспринимаются всем организмом человека и, в первую очередь, нервной и костной тканями человека.

 

Местные вибрации имеют место при соприкосновении человека с вибрирующим инструментом или оборудованием. Чувствительность человека к вибрациям зависит от положения его тела: наиболее чувствителен человек к вибрациям в положении “стоя” или “сидя”. Тяжесть воздействия вибраций на человека зависит от амплитуды смещения в пространстве отдельных органов человеческого тела, степени раздражения его вестибулярного аппарата.

 

Вибрации вызывают неприятные ощущения, проявляющиеся на резонансных частотах органов человеческого тела, и способны привести к остановке сердца. Так, для всего тела человека резонансная частота составляет примерно 6 Гц, для головы и желудочно-кишечного тракта примерно 8 Гц, для других органов 20–25 Гц.

 

Источники шума

 

Как уже отмечалось, шум — это побочные продукты цивилизованного мира и как всякий побочный продукт может иметь опасные последствия для окружавшей среды. Большую часть опасных последствий шума можно предотвратить при помощи различных организационно-технических мероприятий.

 

К основным источникам шума в повседневной жизни относится движение транспортных средств. Особенно сильный уличный шум производят рельсовый транспорт, грузовые автомобили и автобусы, троллейбусы, но и легковой транспорт вносит свою лепту в уличный шум. Так, легковой автомобиль при скорости 100 км/ч создает шум с интенсивностью порядка 80–90 дБ(А).

 

Много шума создает уличное движение в центре города и на основных городских магистралях, где автомобилям приходится тормозить и вновь разгоняться. Уровень шума зависит от числа автомашин, их технического состояния и удаления домов от проезжей части улицы. Застройка улицы повышает уровень шума от транспорта за счет отражения звуковых волн от стен домов. Так, если по улице проезжает порядка 210 автомашин в час, то создается шум с уровнем 60 дБ(А), если порядка 1000, то уровень шума возрастает до 67 дБ(А). Грузовые автомобили усиливают шум в зависимости от их количества в общем потоке на 6 дБ(А). Удвоение числа автомобилей увеличивает шум на улице на 3 дБ(А).

 

Б?льшую долю в шум вносит работа двигателей, следовательно, необходимо улучшать их работу для уменьшения шума.

 

Для уменьшения уровня шума от транспортных средств следует рационально планировать районы города и правильно организовывать транспортные магистрали. Можно, конечно, для защиты от шума возводить стены, валы, в домах использовать шумозащитные оконные рамы, строить дорожные тоннели, но все это достаточно дорого. Существенно дешевле устанавливать противошумовое оборудование на автомобилях, удорожающее автомашину, но позволяющее снизить уровень шума автомобиля на 5 дБ(А).