лабораторна бжд 2

Радіаційна безпека

Мета роботи: вивчити теоретичні положення про радіаційну безпеку, навчитись вимірювати дозу іонізуючого випромінювання, скласти орієнтований раціон харчування.

Зміст роботи:

1. Поняття радіації.

2. Вплив радіації на біологічні структури.

3. Методи вимірювання доз радіації.

4. Харчування в радіаційно забруднених районах.

Хід роботи

Завдання 1. а)Прочитати фізичні основи поняття радіації.

б) Скласти блок схему класифікації видів випромінювання та їх характеристик у вигляді:

в)Визначити найнебезпечніший тип випромінювання.

Латинське слово - радіація означає випромінювання. Це і видиме світло, і радіохвилі, і ультрафіолетові та інфрачервоні промені, і т п. Ллє частіше це слово використовують для позначення тільки іонізуючого випромінювання, яке змінює фізичний стан атомів, на які воно ліс. перетворюючи атоми у електрично заряджені або іонізовані.

Джерелом іонізуючої радіації можуть бути або спеціальні пристрої (наприклад, рентгенівські апарати), або радіоактивні атоми хімічних елементів. Сьогодні науці відомо біля 1500 таких атомів, які ще називають радіонуклідами. Наприклад, усім відомий йод не радіоактивний, але він має біля 9 радіоактивних ..родичів", створених людиною.

На Землі завжди буди й існують природні радіоактивні елементи: уран, торій. калій і ін. Вони присутні у ґрунті, воді, у продуктах харчування, повітрі. Навіть людина злегка радіоактивна.

Чому ж одні атоми радіоактивні, а інші нерадіоактивні? Радіоактивні атоми нестабільні. У результаті фізичних перетворень атом переходить у більш стійкий стан, стає стабільним. Перехід із нестабільного стану в стабільний стан супроводжується іонізуючим випромінюванням, яке названо словом радіація, а сам процес радіоактивним розпадом.

Усі випромінювання поділяються за своєю природою на квантові (електромагнітні): ультрафіолетове, рентгенівське, гама-випромінювання; та корпускулярні: альфа-випромінювання, бета-випромінювання, потоки частинок.

Ультрафіолетове випромінювання - не найбільша короткохвильова частина спектра сонячного світла, генерується атомами чи молекулам.» внаслідок зміни стану електронів на зовнішніх оболонках.

Рентгенівське випромінювання виникає внаслідок зміни стану електронів на внутрішніх оболонках.

Гама-випромінювання генерується збудженими ядрами атомів та елементарними частками. Гамма-випромінювання легко іонізує різні речовини та здатне саме викликати деякі ядерні реакції. Має найменшу іонізуючу та найбільшу проникну здатність.

Альфа-випромінювання - це потік позитивно заряджених часток-атомів гелію, які рухаються зі швидкістю приблизно 20000 км/сек. виникаючи при розпаді радіоактивних ізотопів. Це випромінювання має найбільшу іонізуючу здатність та найменшу проникну здатність. Тому воно вважається найбільш небезпечним.

Бета-випромінювання - це потік електронів чи позитронів, які випромінюються атомними ядрами при бета-розпаді радіоактивних ізотопів.

Потоки протонів, нейтронів виникають при ядерних реакціях. Їх дія залежить від енергії часток.

Основну частину опромінення населення Землі отримує від природних джерел, бо уникнути опромінення від них неможливо. За даними ООН протягом року мешканець планети отримує від природної радіоактивності дозу опромінення біля 0.4-0.45 берів (0,004—0,0045 Зв). Іншим джерелом опромінення є рентгенівські діагностичні процедури, які дають середні дози опромінення 0,1-0,14 берів на рік (0.001-0,0014 Зв), при просвічуванні шлунку доза опромінення за один раз становить 1-3 берів (0,01-0,03 Зв). Протягом життя сумарна доза опромінення становить 30–40 берів (0.3–0.4 Зв), а для окремих місць і мешканців доза за життя може становити 100-500 берів (1-5 Зв).

Існує два шляхи опромінення: зовнішнє та внутрішнє.

Зовнішнє опромінення - це опромінення за рахунок радіоактивного забруднення місцевості. Воно підлягає контролю і залежить від рівня радіації на місцевості. Крім радіоактивного забруднення місцевості, до зовнішніх джерел радіоактивного випромінювання належать: космічне випромінювання, сонячна радіація та гірські породи фосфоритів, сланців, уранових руд, родовищ мінеральних джерел. В Україні районами з підвищеним рівнем природного радіоактивного фону є м. Хмільник, Миронівна, Жовті Води.

Внутрішнє опромінення - це опромінення за рахунок радіонуклідів, що потрапили усередину організму людини. Радіонукліди потрапляють усередину організму людини в основному при вживанні їжі та води.

Міру дії іонізованого опромінення на людину визначає доза опромінення. Розрізняють експозиційну, поглинуту, еквівалентну та ефективну дози опромінення.

Експозиційна доза – характеризує випромінювання , при якому у 1 кг сухого повітря виникають іони, які несуть заряд в 1 кулон електрона кожного знаку. Вимірюється в рентгенах.

Поглинута доза – характеризує енергію іонізуючого випромінювання, яка поглинута одиницею маси тіла. Одиниці вимірювання Грей (СІ) та рад.

Еквівалентна доза – визначає біологічний вплив різних видів іонізуючих випромінювань на організм людини та слугує для оцінки радіаційної небезпеки цих видів випромінювань. Вона дозволяє приводити біологічний ефект будь-яких іонізаційних випромінювань до впливу, який викликають гама-промені.

Доза ефективна – величина, використовувана як міра ризику виникнення віддалених наслідків опромінення всього тіла людини й окремих його органів враховуючи їх чутливість до радіації.

Завдання 2 а)Вивчити вплив іонізуючого опромінення на біологічну структуру організму;

б) Обчислити еквівалентну дозу радіації за рік для визначених викладачем органів людини користуючись допустимими дозами променевого навантаження за добу та співвідношеннями 1Гр=1Зв, 1рік=365 діб.

Іонізуюче випромінювання викликає в організмі ланцюжок оборотних і необоротних змін. Пусковим механізмом впливу є процеси іонізації й порушення атомів і молекул у тканинах. Дисоціація складних молекул у результаті розриву хімічних зв'язків - пряма дія радіації. Істотну роль у формуванні біологічних ефектів грають радіаційно-хімічні зміни, обумовлені продуктами радіолізу води. Вільні радикали водню й гідроксильної групи, маючи високу активність, вступають у хімічні реакції з молекулами білка, ферментів і інших елементів біотканини, що приводить до порушення біохімічних процесів в організмі. У результаті порушуються обмінні процеси, уповільнюється й припиняється ріст тканин, виникають нові хімічні сполуки, не властиві організму. Це приводить до порушення діяльності окремих функцій і систем організму.

Індуковані вільними радикалами хімічні реакції розвиваються з значною швидкістю, втягуючи в процес сотні й тисячі молекул, не задіяних випромінюванням. У цьому складається специфіка дії іонізуючого випромінювання на біологічні об'єкти. Ефекти розвиваються протягом різних проміжків часу: від декількох секунд до багатьох годин, днів, років.

Іонізуюча радіація при впливі на організм людини може викликати два види ефектів, які клінічною медициною ставляться до хвороб: детерміновані граничні ефекти (променева хвороба, променевий опік, променева катаракта, променева безплідність, аномалії в розвитку плода й ін.) і імовірнісні необмежені ефекти (злоякісні пухлини, лейкози, спадкоємні хвороби).

Небезпечні зміни в стані здоров’я відбуваються при однократному рівномірному гамма-опроміненні всього тіла й поглиненій дозі вище 0,25 Гр. При дозі 0,25...0,5 Гр можуть спостерігатися тимчасові зміни в крові, які швидко нормалізуються. В інтервалі дози 0,5...1,5 Гр виникає почуття утоми, менш чим в 10 % опромінених може спостерігатися блювота, помірні зміни в крові. При дозі 1,5...2,0 Гр спостерігається легка форма гострої променевої хвороби, що проявляється тривалою лімфопенією, в 30...50 випадків-блювота в першу добу після опромінення. Летальні наслідки не реєструються.

Променева хвороба середньої важкості виникає при дозі 2,5...4,0 Гр. Майже у всіх опромінених у першу добу спостерігаються нудота, блювота, різко знижується зміст лейкоцитів у крові, з'являються підшкірні крововиливи, в 20 % випадків можливий смертельний результат, смерть наступає через 2...6 тижнів після опромінення. При дозі 4,0...6,0 Гр розвивається важка форма променевої хвороби, що приводить в 50 % випадків до смерті протягом першого місяця. При дозах, що перевищують 6,0 Гр, розвивається вкрай важка форма променевої хвороби, що майже в 100 % випадків закінчується смертю внаслідок крововиливу або інфекційних захворювань. Наведені дані ставляться до випадків, коли відсутнє лікування. У цей час є ряд протипроменевих засобів, які при комплексному лікуванні дозволяють виключити летальний результат при дозах близько 10 Гр.

Хронічна променева хвороба може розвитися при безперервному або повторюваному опроміненні в дозах, істотно нижче тих, які викликають гостру форму. Найбільш характерними ознаками хронічної променевої хвороби є зміни в крові, ряд симптомів з боку нервової системи, локальні поразки шкіри, поразки кришталика, пневмосклероз (при інгаляції плутонію-239), погіршення роботи імунної системи організму.

Ступінь впливу радіації залежить від того, є опромінення зовнішнім або внутрішнім (при влученні радіоактивного ізотопу усередину організму). Внутрішнє опромінення можливо при вдиханні, заковтуванні радіоізотопів і проникненні їх в організм через шкіру. Деякі речовини поглинаються й накопичуються в конкретних органах, що приводить до високих локальних доз радіації. Кальцій, радій, стронцій і інші накопичуються в костях, ізотопи йоду викликають ушкодження щитовидної залози - переважно пухлини печінки. Рівномірно розподіляються ізотопи цезію, рубідію, викликаючи гноблення кровотворення, атрофію насінників, пухлини м'яких тканин. При внутрішнім опроміненні найнебезпечніші альфа-випромінюючі ізотопи полонію й плутонію.

Здатність викликати віддалені наслідки - лейкози, злоякісні новотвори, раннє старіння - одне з підступних властивостей іонізуючого випромінювання.

З авдання 3 Визначити дозу випромінювання запропонованих викладачем предметів за допомогою приладу (додаток1)

Завдання 4 а)Вивчити основні вимоги до харчування в зоні радіоактивного забруднення;

б) Скласти добовий раціон харчування в умовах проживання на територіях забруднених радіонуклідами. Результат подати у вигляді таблиці:

Назва продукту	Маса продукту	Енергетична цінність
Сніданок
Обід
Вечеря
Загальна енергетична цінність

Харчування на територіях Чорнобильської катастрофи одна з найактуальніших проблем. Ґрунт Полісся, із малим вмістом глинистих мінералів і переважанням піщаної фракції, призвели до збільшення в декілька разів вмісту радіоактивного цезію, стронцію, йоду у рослинних продуктах, грибах, м'ясі, молоці, рибі. Комплекс захисних заходів дозволив у десятки разів зменшити дозу внутрішнього опромінення. Однак, недостатність привізних продуктів, наявність агрохімічних заходів, призвели до деформації, порушення раціону харчування. Тому постало питання отримання продуктів із малим вмістом радіонуклідів, розробки концепції радіозахисного, лікувально-профілактичного, раціональної о харчування.

Наведемо деякі поради щодо цього харчування.

Продукти харчування мають містити всі необхідні для роботи організму макроелементи та мікроелементи.

Продукти харчування, в яких знаходяться макроелементи

Кальцій

Основна складова частина кісткової тканини, компонент системи зсідання крові, активатор ряду ферментів, гормонів

Молоко та молочні продукти

Магній

Нормалізує стан нервової системи, регулює кальцієвий і холестериновий обмін, має властивість розширювати судини, сприяє зниженню артеріального тиску

Різні крупи, горох, квасоля, хліб з грубо змеленого борошна, рибні продукти (шпроти,

горбуша)

Фосфор

Регулює функції центральної нервової системи, енергетичне забезпечення процесів життєдіяльності організму

Молоко і молочні продукти, м'ясо, риба, зернові та бобові

Калій

Забезпечує нормальну життєдіяльність органів кровообігу, процесів нервового збудження в м'язах, внутрішньоклітинного обміну

Соя, квасоля, горох, картопля, морська капуста, сухофрукти (урюк , родзинки, груші,

яблука), молоко

Натрій

Бере участь у процесах внутрішньоклітинного та міжклітинного обміну, у підтримці осмотичного тиску протоплазми й біологічних рідин організму, у водному обміні Потрапляє в організм в основному у вигляді хлориду натрію (повареної солі)

Хлор

Регулює осмотичний тиск у клітинах та тканинах, нормалізує водний обмін , бере участь в утворенні соляної кислоти у шлунку

Потреба у хлорі задовольняється за рахунок хлориду натрію (повареної солі)

Сірка

Необхідний структурний елемент деяких амінокислот, входить до складу інсуліну, бере участь в його утворенні

Яловичина, свинина, морський окунь, тріска, ставрида, яйця, молоко, сир

Продукти харчування, в яких знаходяться мікроелементи

Залізо

Міститься в гемоглобіні крові, бере участь в окисно-відновних процесах, входить до

складу ферментів, стимулює внутрішньоклітинні процеси обміну

Печінка, нирки, м'ясо кролів, яйця, гречана крупа, пшоно, бобові, яблука, персики

Мідь

Необхідна для синтезу гемоглобіну, ферментів, білків, сприяє нормальному функціонуванню залоз внутрішньої секреції, виробці інсуліну, адреналіну

Печінка, морські продукти, зернові, гречана та вівсяна крупи, горіхи

Кобальт

Активізує процеси утворення еритроцитів і гемоглобіну, впливає на активність деяких ферментів, бере участь у виробленні інсуліну, необхідний для синтезу вітаміну В12 Морські рослини, горох, буряк , червона смородина, полуниці

Нікель

Стимулює процеси кровотворення

Морські продукти

Марганець

Бере участь у процесах утворення кісток, кровотворенні, функціях ендокринної системи, обміні вітамінів, стимулює процеси росту

Злакові, бобові, горіхи, чай, кава

Йод

Бере участь в утворенні гормону щитовидної залози - тироксину, який контролює стан

енергетичного обміну, активно впливає на фізичний і психічний розвиток, обмін білків, жирів, вуглеводів, водно-сольовий обмін.

Морська вода, морські риби (тріска), креветки, морська капуста

Фтор

Бере участь у розвитку зубів, утворенні кісток, нормалізує фосфорно-кальцієвий обмін Риба, баранина, телятина, вівсяна крупа, горіхи

Цинк

Входить до складу багатьох ферментів , інсуліну, бере участь у кровотворенні, синтезі

амінокислот, необхідний для нормальної діяльності ендокринних залоз, нормалізує жировий обмін

Печінка, м'ясо, жовток яйця, гриби, злакові, бобові, часник, картопля, буряк, горіхи

Хром

Бере участь в регуляції вуглеводного і мінерального обміну, метаболізмі холестерину, активізує ряд ферментів

Яловича печінка, м'ясо, птиця, зернові, бобові, перлова крупа, житнє борошно

Значному зниженню вмісту радіонуклідів у продуктах харчування сприяє технологічна та кулінарна обробка.

Підготовку продуктів і харчової сировини доцільно розпочати з механічного очищення від забруднення їх поверхні землею. Усі продукти, в першу чергу, необхідно ретельно промити теплою проточною водою. На поверхні багатьох фруктів і овочів знаходяться клейкі речовини, здатні активно затримувати з ґрунту патогенні для людини мікроорганізми та інші чужорідні речовини. Тому доцільно використовувати лужний розчин (питної соди) для їх розчинення та видалення. При цьому не слід забувати про необхідність рясно обливати оброблені овочі й фрукти чистою теплою водою. Перед миттям капусти, цибулі, часнику необхідно видалити найбільш забруднені листя. Після миття бульб коренеплоди (моркву, картоплю і т. д) очищують від шкірки, а потім повторно промивають теплою проточною водою.

Наведені прийоми механічної обробки дозволяють видалити більш 50% радіоактивних речовин із поверхні та зовнішніх прошарків продуктів і харчової сировини. Наступний етап обробки продуктів-вимочування у чистій воді протягом 2-3 годин. Даний етап особливо показаний для свіжих та сухих грибів, ягід. м’яса, прісноводної риби.

Кращий спосіб кулінарної обробки харчової сировини й продуктів, який дозволяє зменшити вміст радіонуклідів, є такий спосіб термічної обробки, як варіння. Цьому способу необхідно надати перевагу у зв'язку з тим, що при відварюванні значна частина радіонуклідів та інших шкідливих хімічних речовин переходить у відвар (наприклад, 80% радіонуклідів цезію при варінні м'яса й рибопродуктів переходить у бульйон. На початку продукт необхідно проварити протягом 5-10 хв, злити воду, а потім продовжити варіння у новій порції води. Зрозуміло, що відвари використовувати в їжу не доцільно.

Жарення як спосіб приготування їжі у зв'язку з підвищеним забрудненням продуктів радіонуклідами не рекомендується. При жаренні практично всі радіонукліди залишаються у продукті, а в зв'язку з випаровуванням рідини їх концентрація в одиниці маси навіть збільшується. При бажанні продукти після відварювання можна підсмажити в духовій шафі, додаючи приправи, сіль і спеції за смаком. Враження від їжі буде повним, а радіонуклідів буде на багато менше.

Доцільно використовувати наступний спосіб зменшення рівня цезію в м'ясі й рибі. М'ясо витримують протягом 24 діб у змінних розчинах повареної солі (4%), 0,5% і 3% розчинах оцтової кислоти.

Рибу необхідно почистити від луски, видалити плавники, голову, потім розрізати на шматки (50-100 гр) і витримати в 4 – 6% розчині повареної солі протягом 20-24 годин, декілька разів змінити воду. Така обробка зменшує вміст цезію на 87-99%.

При засоленні овочів і фруктів кількість радіоактивного цезію буде в 2 рази менше кількості його у вихідних свіжих продуктах. Якщо ж розсіл використовується у їжу нарівні із засоленим харчовим продуктом, як, наприклад, розсіл квашеної капусти, то про будь-який радіозахисний ефект говорити не приходиться.

Значного зменшення вмісту радіонуклідів у молочних продуктах можна одержати шляхом технологічної переробки незбираного молока на жирові й білкові концентрати. При сепаруванні молока 85-90% стронцію, йоду й цезію залишається у сиворотці і 8-15%-у вершках.

Калорійність раціону повинна відповідати енерговитратам. В умовах радіоактивного забруднення в першу чергу необхідно обмежити споживання усіх жирів. Тваринних жирів у раціоні повинно бути не більше 60-70 г. за добу, перевагу надавати свинячому жиру (салу), потім коров'ячому і яловичому. З рослинних необхідно використовувати нерафіновані жири, які містять біологічно активні речовини.

Білкове харчування забезпечується використанням м'яса, молочних продуктів, яєць, риби. При виборі м'яса перевагу слід надавати нежирному м'ясу птиці, телятині, кролятині, можна використовувати невелику кількість свинини.

Достатню кількість необхідних солей кальцію, вітаміну А, забезпечує споживання молока (кефіру, ряжанки, кисляку). Добове споживання цих продуктів не може бути менше 0,5 л. їх можна замінити сиром.

Щодо вживання риби, то перевагу слід надати морській рибі, як носію йоду.

Корисні у харчуванні курині яйця, які мають най високу біологічну цінність. Яйце містить сіру, калій, кальцій, залізо, йод необхідні в радіаційно-забруднених районах.

В харчуванні сучасної людини необхідно використовувати продукти з неочищеного зерна, цілісні фрукти та ягоди, овочі.

Потрібно обмежувати користуванню ..білим" хлібом, а частіше вживати житній хліб, хліб із висівками. Вони знижують накопичення в організмі радіонуклідів стронцію на 10-15%.

Свіжі овочі постачають до нашого організму кальцій, залізо, йод та ін. Кожен прийом їжі повинен на чверть складатись з овочів - городня зелень, капуста, морква та ін.

Традиційно на Поліссі наші предки вирощувати й вживали у великій кількості блюда бобових. Адже вони містять вітаміни А і В, кальцій, залізо, калій, цинк, а за вмістом білків їм немає рівних серед продуктів рослинного походження.

Морські овочі, на жаль, не традиційна їжа мешканців Полісся. А шкода. Морські водорості дуже багаті йодом (у 100 г. водорості - 150 мг.). кальцієм (у 100 г. - 1093 мг.;калієм (у 100 г. - 5250 мг.). залізом (у 100 г. - 100 мг.). Крім того, у їх складі від 3 до 7% радіозахисного з'єднання, як альгінат натрію.

Чудове джерело вітамінів Е і В, солей кальцію, калію, магнію. заліза, білка є горіхи (волоський, лісовий, земляний, арахіс) і насіння (соняшника, гарбуза, кунжуту). Важливою складовою раціону харчування є овочі й фрукти. Нестача овочів і фруктів у харчуванні призводить до порушення обміну вітамінів, мінеральних солей та надходженню в організм харчових волокон. Наслідком цього є виникнення поліпів, раку товстої та прямої кишки, цукрового діабету, жовчно - кам'яної хвороби. Окрім цього овочі й фрукти с основним джерелом калію, нестача якого призводить до накопичення в організмі його аналога-радіоактивного цезію. Так. у дорослої людини період напіввиведення цезію - 137 з організму складає 100 днів, а при нестачі калію - 170 днів. Це означає збільшення дози опромінення.

Багато років у сільськогосподарській практиці використовувались пестициди та мінеральні добрива, які у певній кількості можуть викликати ріст пухлин. Населенню слід пам'ятати, що ці добрива не потрібно використовувати, особливо у забруднених районах.

Хімічний склад та енергетична цінність основних харчових продуктів (в перерахунку (на 100 г їстівного продукту)

№	Продукти	Хімічний склад				Енергетична цінність
		вода	білки	жири	вуглеводи	ккал	кДж
1	Хліб житній	47.5	6.5	1.0	40.1	190	795
2	Хліб пшеничний	39.5	7.6	0.9	49.7	226	946
3	Тістечка з начинкою	12.0	5.1	18.5	62.6	424	1714
4	Крупа гречана	14.0	12.6	2.6	68.0	329	1377
5	Крупа манна	14.0	11.3	0.7	73.3	326	1364
6	Макарони (в/ф	13.0	10.4	0.9	75.2	332	1389
7	Цукор-рафінад	0.1	-	-	99.9	375	1568
8	Масло вершкове	15.8	0.6	82.5	0.9	748	3130
9	Олія	0.1	-	99.9	-	899	3761
10	Молоко коров'яче	88.5	2.8	3.2	4.7	58	243
11	Сир нежирний	77.7	18.0	0.6	1.5	86	360
12	Сметана 30% жирн.	63.6	2.6	30.0	2.8	293 ,	1226
13	Яйце куряче	74.0	12.7	11.5	0.7	157	657
14	Яловичина	67.7	18.9	12.4	-	187	782
15	Свинина (жирна)	53.9	15.0	30.3	-	333	1393
16	Риба (тріска)	69.4	26.0	1.2	-	115	481
17	Картопля	75.0	2.0	0.1	19.7	83	347
18	Морква	88.5	1.3	0.1	7.0	33	138
19	Огірок	95.0	0.8	-	3.0	15	63
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32