Влияние ионизирующего излучения на окружающую среду - Разработка и апробация математического инструментария для оценки качества подготовки специалистов университета

Изменение условий мирового общежития вызывает необходимость формирования целостного цивилизованного мирового сообщества, в котором общечеловеческие ценности получают приоритетное развитие. При этом сохраняется социально-экономическое и политическое многообразие мировых структур.

В начале XXI века достаточно четко обозначился ряд тенденций мирового развития. Происходят существенные изменения в производительных силах общества. Современный этап НТР характеризуется широкими процессами электронизации различных сторон деятельности и жизни человека. Менее чем за 40 лет электронно-вычислительная техника прошла путь от ЭВМ первого поколения (1946 г.) до сегодняшних разработок ЭВМ пятого поколения, способных понимать речь, снимки, графики и другие символы, которыми пользуется человек. Достижения человека в создании "Искусственного интеллекта" в перспективе - это формирование молекулярной электроники. Важнейшим достижением современной науки является также открытие и освоение биотехнологий, и возникновение генной и клеточной инженерии.

Создается новый технологический мир, важнейшей особенностью которого является процесс информатизированности. Быстрыми темпами растет объем информатизации экономического, политического, социального характера. Информатика крайне важна для управления производством, фирмой, государством, поведением общественных групп, личной жизни каждого. Информатика выступает как существенный фактор, обеспечивающий нововведения, модернизацию и реконструкцию производства, владение информацией расширяет пространство выбора и обеспечивает наилучшие условия функционирования экономики.

Оценка подготовленности нашего общества к информатизации говорит о значительном отставании от ведущих стран Запада. Так, отставание от США в использовании современных информационных технологий составляет более 10 лет и продолжает нарастать. По насыщенности персональными компьютерами оно еще больше. Число персональных компьютеров в США составляет от 20 до 50 млн., а в Казахстане - от 200 до 500 тыс., что составляет около одного процента. Незначительны (менее одного процента от уровня США) и вычислительные ресурсы Казахстана. Поскольку к информации относится все, что производит, перераспределяет, распределяет, трансформирует и предоставляет информацию потребителю в удобном виде, можно сравнивать насыщенность по распределению радио, телевидения в стране, а также по телефонизации. Сравнение здесь будет не в нашу пользу. Если в США почти 100%-ная телефонизация, то у нас лишь около 37% городских и 13% сельских семей имеют телефоны, причем на низком техническом уровне.

Сейчас идет обсуждение концепции информатизации нашего общества. Без создания окна в информационный мир планеты трудно вписаться в цивилизованный образ жизни.

Одна из проблем информатизации - ионизирующее излучение, которое становится в наше время опасностью для человечества. И чем дальше, тем больше, т. к. уровень радиационного загрязнения биосферы хотя и медленно, но повышается. Ионизирующие излучения -- это любые излучения, взаимодействие которых со средой приводит к образованию положительно и отрицательно заряженных частиц, называемых ионами. Как и все приборы потребляющие электроэнергию, компьютер испускает электромагнитное излучение, причем из бытовых приборов, с ПК по силе этого излучения могут сравниться разве что микроволновая печь или телевизор, однако в непосредственной близости с ними мы не проводим очень много времени, а электромагнитное излучение имеет меньшее воздействие с увеличением расстояния от источника до объекта. Таким образом, компьютер является самым опасным источником электромагнитного излучения.

В настоящее время о влиянии электромагнитного излучения на организм человека, практически ни чего не известно, да и за компьютерами мы сидим пока лет 20. Однако некоторые работы и исследования в этой области определяют возможные факторы риска, так, например, считается что электромагнитное излучение может вызвать расстройства нервной системы, снижение иммунитета, расстройства сердечно-сосудистой системы и аномалии в процессе беременности и соответственно пагубное воздействие на плод.

При работе, компьютер образует вокруг себя электростатическое поле, которое деионизирует окружающую среду, а при нагревании платы и корпус монитора испускают в воздух вредные вещества. Все это делает воздух очень сухим, слабо ионизированным, со специфическим запахом и в общем "тяжелым" для дыхания. Естественно, что такой воздух не может быть полезен для организма и может привести к заболеваниям аллергического характера, болезням органов дыхания и другим расстройствам. Наибольшую долю естественного фона (около 70%) ионизирующих излучений составляют природные источники, в то время, как доля источников, которые связаны с приборами о которых говорилось выше в различных учреждений -- 30%. Ионизирующая радиация, как и другие постоянно действующие физические и химические факторы окружающей среды, в определенных пределах необходимы для нормальной жизнедеятельности. Таким благоприятным воздействием на человека обладают малые дозы ионизирующей радиации, свойственные природному радиационному фону, к которому за миллионы лет эволюции адаптирована жизнь на нашей планете. Известно, что воздействие ионизирующей радиации в очень малых дозах стимулирует развитие и рост растений. Десятки тысяч больных улучшают состояние своего здоровья на всемирно известных курортах с источниками минеральных вод, обладающих повышенным содержанием радона. Оздоровительный эффект достигается путем кратковременного дозированного облучения больных радоном и дочерними продуктами его распада на уровне повышенного природного радиационного фона. Малые дозы вызывают активацию восстановительных процессов, благодаря чему ускоряется выздоровление. В нашем столетии человечество подвергается воздействию ионизирующего излучения от искусственных источников, создаваемых для медицинских, научных, технических и военных целей. Опасность для человека могут представлять главным образом подобные техногенные источники. Радиация -- явление потенциально опасное, поэтому облучение человека подлежит контролю и нормированию. Нельзя допускать необоснованного воздействия радиации. Основной принцип радиационной защиты заключается в обеспечении как можно более низкого, разумно достижимого уровня воздействия. Для этого ежегодно в университете выездной комиссией Центра санитарной эпидемиологической экспертизы производятся замеры излучений в аудиториях и помещениях, где стоят компьютеры. На основе этого делается анализ уровня излучения и делается соответствующие выводы. Установлено, что различные виды ионизирующего излучения воздействуют на организмы по-разному. Характер воздействия в значительной степени зависит от того, находится ли радионуклид внутри организма (то есть организм подвергается внутреннему облучению) или он расположен вне организма (внешнее облучение). Рассмотрим сначала, в чем состоит воздействие на организм a-частиц. a-Частицы (ядра ) из-за своего сравнительно большого заряда (+ 2) и большой массы испытывают частые столкновения с молекулами и атомами среды и растрачивают всю энергию на небольшом пути. Поэтому длина пробега a-частиц в воздухе не превышает 10 см, а путь, который они проходят в тканях человека, составляет десятые доли миллиметра. Понятно, что если источник a-частиц расположен, например, на расстоянии 1 м от человека, то до него они просто не долетят, как бы ни была велика активность источника. Поэтому роль a-радиоактивных нуклидов во внешнем облучении организма ничтожна. Но если такой радионуклид попал внутрь организма (с воздухом, водой или пищей), то вся энергия a-частиц будет израсходована на небольшом отрезке, причем встретившиеся на их пути молекулы будут разрушены (превратятся в ионы или нейтральные химически очень активные частицы, свободные радикалы). Свободные радикалы вступают в новые химические реакции с молекулами, составляющими организм. Эти реакции носят цепной характер. В результате в организме накапливаются заметные количества чужеродных, часто сильно ядовитых веществ. Конечно, прохождение через организм одной или даже десяти a-частиц вреда не принесет - слишком мало число образовавшихся при этом свободных радикалов и ионов. Но если число попавших в организм ядер a-радионуклида велико, может наступить его серьезное поражение - лучевая болезнь. Важное значение имеет и то, что при прохождении a-частиц через клетки организма (впрочем, похожее воздействие оказывают b-частицы и g-лучи) в них могут происходить нежелательные нарушения (мутации) наследственных структур. Эти нарушения могут стать причиной онкологических и наследственных заболеваний. Вредное воздействие на организм b-частицы могут оказать как при внутреннем, так и при внешнем облучении (когда радионуклид находится вне организма). Длина пробега b-частиц в тканях организма значительно больше, чем a-частиц. При этом разрушенные молекулы располагаются не так близко друг к другу, как в случае воздействия a-частиц, и поэтому при одинаковом числе прошедших через организм частиц обоих видов и их равной исходной энергии вред от воздействия b-частиц меньше. g-Лучи обладают намного более высокой проникающей способностью. Они проходят через ткани тела на значительно большие расстояния, чем a - или b-частицы. Поэтому, если g-излучатель находится внутри организма, испускаемое им g-излучение поглощается в организме обычно только частично (производя в нем при поглощении те же разрушения, что и a - или b-излучение). Частично же g-излучение покидает организм. Разумеется, эта его часть вредного воздействия на организм не оказывает. Вред от g-излучения в большой степени может проявиться при внешнем облучении, даже тогда, когда источник g-излучения расположен от организма на большом расстоянии и находится, например, за бетонной стеной. Из сказанного понятно, что вредное воздействие ионизирующего излучения вызвано тем, что его энергия передается организму. А если излучение проходит через организм, не оставляя в нем своей энергии, то никакого вредного воздействия оно не оказывает. Так ведут себя нейтрино n и их аналоги - антинейтрино, возникающие при превращениях нейтронов в протоны. По современным представлениям каждого из нас постоянно пронзают мощные потоки нейтрино и антинейтрино, но абсолютно никакого воздействия на живые организмы они не оказывают.

Для того чтобы охарактеризовать воздействие ионизирующего излучения на организм, используют понятие дозы. Доза ионизирующего излучения - это энергия, которую излучение передает тому телу, через которое оно проходит. Единица поглощенной дозы Дпогл 1 грей (1 Гр), 1 Гр отвечает поглощению 1 Дж в 1 кг вещества. Парадокс состоит в том, что энергия, отвечающая поглощению организмом человека, например, дозы в 1 Гр, сама по себе очень мала, а вот вредное воздействие она оказывает значительное (возможно даже появление лучевой болезни). Между тем с точки зрения поглощенной энергии доза в 1 Гр отвечает, например, тому, что человек выпил чайную ложку воды с температурой около 55°С. Понятно, что температура тела при этом практически не изменится и никакого вреда человеку не принесет. Ученые объяснили, почему в случае воздействия на организм даже небольших доз возможны тяжелые последствия: все дело в образующихся под действием излучения ионах, и особенно свободных радикалах. Вредное воздействие поглощенного ионизирующего излучения зависит от того, каким типом излучения обусловлена доза. Вредный эффект поглощенной дозы в 0,1 Гр от a-радионуклида значительно сильнее, чем от такой же дозы, связанной с поглощением b-, g - или рентгеновского излучения. Отметим, что годовая доза, отвечающая среднему по нашей стране естественному фону ионизирующего излучения, составляет чуть менее 1 м3в. Для отдельных участков поверхности Земли естественный фон колеблется от 0,5 до 2 м3в. Из-за того, что абсолютные значения энергий, при которых уже проявляется вредное действие излучения на организм, довольно малы, измерить их довольно сложно. Поэтому используют понятие так называемой экспозиционной дозы Дэксп. При этом речь идет не об измерении энергии, поглощенной организмом, а о характеристике излучения по вызываемому им эффекту ионизации воздуха. Для измерения возникающей электропроводности газа созданы довольно простые приборы (например, счетчик Гейгера-Мюллера). Вопрос о том, какая максимальная доза ионизирующего излучения допустима для человека, очень сложен и не имеет однозначного ответа. Установлено, что воздействие на организм в течение года дозы в несколько зивертов (а это по сравнению с естественным фоном очень большая доза) приводит к увеличению вероятности появления у облученного различных заболеваний, и чем больше полученная доза, тем выше вероятность их появления.

Но ведь все мы постоянно подвергаемся воздействию малых доз радиации, причем колебания естественного радиационного фона в несколько раз ни на продолжительности жизни, ни на частоте заболеваний не сказываются. Как же обстоит дело с вредом от малых доз? Надежных данных о том, какое воздействие оказывают малые дозы радиации (на уровне от нескольких миллизивертов до 20-50 м3в в год) на частоту появления заболеваний, нет. Некоторые ученые считают, что зависимость <доза - вредный эффект> имеет пороговый характер, вред возможен только с определенных значений доз. Если вреда обнаружить до определенного значения дозы не удается, то такая максимальная доза может рассматриваться как предельно-допустимая. Другие полагают, что существует пропорциональная зависимость: чем больше доза (сколь бы мала она ни была), тем выше частота возможных онкологических заболеваний в течение жизни человека. Наконец, как ни странно, существует и такая точка зрения: малые дозы, даже в 5-10 раз большие естественного фона, полезны для организма и способствуют увеличению продолжительности жизни. Так как однозначного вывода сделать нельзя, в настоящее время принято считать, что, чем меньше получаемая человеком доза ионизирующего излучения, тем лучше. Поэтому стараются всячески снижать дозу, получаемую организмом (например, ограничивая число медицинских рентгеновских обследований). Устаревшие компьютеры заменяются более новыми, так как они естественно не имеют защитной экранной сетки, а значит и излучение у них обычно превышает допустимые нормы.

Похожие статьи