35052

Изотопы источники ИИ

Лекция

Химия и фармакология

Основным источником поступления этого радионуклида в организм человека является потребление зеленых овощей. Поглощенная доза облучения всего тела взрослого человека оценивается равной 008 мкГр 8 микрорад в год. Среднее содержание углерода в теле взрослого человека массой 70 кг равно 16 кг т. Годовая поглощенная доза от С14 содержащегося в различных органах и тканях тела человека составляет миллирад: 13 для всего тела; 06 для легких; 05 для гонад; 32 для клеток эндоста; 22 для красного костного мозга.

Русский

2013-09-08

52.5 KB

1 чел.

Изотопы источники ИИ

Тритий - радиоактивный изотоп водорода с периодом полураспада 12,3 года. Тритий - чистый бета-излучатель с максимальной энергией 18 кэВ. Образуется в атмосфере, литосфере и гидросфере. Основным источником естественного трития является атмосфера, где он образуется в результате взаимодействия протонов и нейтронов космического излучения с ядрами атомов азота, кислорода и аргона. Основной реакцией является реакция типа 14N + n 12C +3H при энергии нейтронов более 4,4 МэВ. Около 99 % всего образующегося 3Н превращается в НТО - тритиевую воду (Т- тритий) и участвует в круговороте воды в биосфере. Большая часть этого трития содержится в морях и океанах в результате поступления его туда с дождем или прямого обмена парами воды между воздухом и морской водой. До начала проведения испытаний ядерного оружия в атмосфере содержание Н-3 в воде в различных районах земного шара колебалось от 200 до 900 мБк/л. Около 30 % общего количества естественного трития содержится в глубоких слоях океанов, около 35 % - в верхних, хорошо перемешивающихся слоях океана, около 27 % - в земной поверхности и живом веществе, около 6,8 % - в стратосфере и лишь 0,4 % - в тропосфере. На долю континентальных районов приходится около 30 % общего количества естественного трития.

Бериллий-7 - радиоактивный изотоп бериллия с периодом полураспада 53,3 суток, гамма-излучатель с энергией квантов 0,477 МэВ. Средняя концентрация Ве-7 в приземных слоях атмосферного воздуха в районе умеренных широт составляет примерно 3 мБк/м3, а в дождевой воде 700 Бк/м3. Основным источником поступления этого радионуклида в организм человека является потребление зеленых овощей. Поглощенная доза облучения всего тела взрослого человека оценивается равной 0,08 мкГр (8 микрорад) в год.

Углерод-14 встречается в природе вместе с другими изотопами углерода (12С и 13С). Изотоп С-14 является чистым бета-излучателем с максимальной энергией бета-частиц 0,156 МэВ. Период полураспада радиоуглерода составляет 5730 лет. Естественный радиоактивный нуклид С-14 образуется в верхних слоях атмосферы при взаимодействии нейтронов космического излучения с ядрами стабильных атомов азота по реакции 14N(n, р)14С. Скорость его образования оценивается в 1015 Бк/год.

В 19-м веке удельная активность естественного радиоуглерода в живом веществе была равна 227 мБк/г углерода, что соответствует общему содержанию его в атмосфере 1,4.1017 Бк. Однако в 20-м веке удельная активность С-14 в воздухе снизилась вследствие его разбавления углеродом, выделяющимся при сгорании ископаемого топлива (угля, нефти, природного газа). Оценочные расчеты показали, что если бы не проводились испытания ядерного оружия в атмосяере, то в результате такого разбавления концентрация изотопа С-14 в живой материи к 1950 г. должна была снизиться на 3,2, к 1969 г. - на 5,9, а к 2000 г. - на 23 %. В результате проведения испытаний ядерного оружия в атмосфере, а также работы ядерных реакторов в окружающую среду поступает дополнительное количество изотопа С-14.

Среднее содержание углерода в теле взрослого человека массой 70 кг равно 16 кг, т.е. 23 % массы всего тела. Годовая поглощенная доза от С-14, содержащегося в различных органах и тканях тела человека, составляет (миллирад): 1,3 - для всего тела; 0,6 - для легких; 0,5 - для гонад; 32 - для клеток эндоста; 2,2 для красного костного мозга.

Натрий-22 - радиоактивный изотоп натрия с периодом полураспада 2,62 года. Бета- и гамма-излучатель с максимальной энергией бета-частиц 1,82 МэВ, гамма-квантов - 1,275 МэВ. Суммарная активность, равная 0,4·1015 Бк, распределяется таким образом: 25 % - стратосфера; 1,7 % - тропосфера; 21 % - поверхность Земли и органическое вещество; 44 % - верхние перемешивающиеся слои океана; 8 % - глубокие слои океана. Концентрация в воздухе у поверхности Земли составляет 3.10-4 мБк/м3. Годовая поглощенная доза от космогенного Nа-22 за счет внутреннего облучения в некоторых органах и тканях человека (мкГр): гонады - 0,14; красный костный мозг - 0,22; эндостальные клетки - 0,27; щитовидная железа - 0,12; толстая кишка - 0,14; другие ткани - 0,10.

Внутреннее облучение от рассеянных во внешней среде естественных радионуклидов. Из этой категории рассмотрим в основном те радионуклиды, которые дают наиболее высокий вклад в эффективную эквивалентную дозу. Необходимо иметь ввиду, что в целом эффективная эквивалентная доза внутреннего облучения вдвое больше дозы внешнего облучения.

Углерод-14 попадает в организм человека через органы дыхания и органы пищеварения. Среднегодовая эффективная эквивалентная доза (на все тело) за счет поступления этого изотопа равна 12 мкЗв.

Калий-40 - радиоактивный изотоп калия с периодом полураспада 1,3·109 лет. Бета- и гамма излучатель с максимальной энергией бета-частиц 1,322 МэВ, гамма-квантов - 1,46 МэВ. Содержание калия во всем теле человека меняется в зависимости от возраста и пола. Наибольшее содержание калия - у молодых мужчин, минимальное - у пожилых женщин. Для взрослого мужчины среднее содержание К-40 составляет примерно 2 г на 1 кг массы тела. Концентрация калия в различных органах и тканях человека варьирует в широких пределах: 0,5 г калия на 1 кг костной ткани; 4,4 г на 1 кг красного костного мозга; 2,1 г на 1 кг легких или яичек; 1,35 г на 1 кг яичников. Средние дозы за год, создаваемые К-40 при такой концентрации калия, равны, мкГр: 270 для красного костного мозга; 140 - 180 для легких, гонад и эндостальных клеток в целом для всего тела человека. Среднегодовая эффективная эквивалентная доза составляет 180 мкЗв.

Рубидий-87 - радиоактивный изотоп рубидия с периодом полураспада 4,8·1010 лет. Распад Rb-87 сопровождается испусканием бета-частиц с максимальной энергией 0,274 МэВ. Среднее содержание в теле человека составляет 1,7·10–3 %. Содержание Rb-87 в земной коре равно примерно 0,03 % по массе. Сведений о его содержании и поведении во внешней среде почти нет. О метаболизме рубидия в организме человека также известно очень мало. Предполагают, что в организме человека он распределяется так же, как и калий, поскольку эти два элемента обладают сходными химическими свойствами. Поглощенная доза за год, создаваемая рубидием-87 в теле человека колеблется от 3 до 14 мкГр в зависимости от органа или ткани. Среднегодовая эффективная эквивалентная доза равна 6 мкЗв.

Однако основной вклад во внутреннее облучения человека вносят радионуклиды, входящие в состав естественных радиоактивных семейств урана-238 и тория-232. Важно отметить, что большинство из образующихся при этом радионуклидов излучают кроме бета-частиц и гамма-квантов также и альфа-частицы, которые создают на своем пути в веществе, в том числе и в биологической ткани, высокую плотность ионизации атомов и молекул вещества. Особо следует выделить свинец-210, полоний-210, радий-226, радон-222, радон-220 (Tn-220, торон-220), которые вносят наибольший вклад в поглощенную дозу.

Уран-2381/2 = 4,51·109 лет) и торий-2321/2 = 1,41·1010 лет) попадают в организм человека в основном с пищевым рационом. В районах с нормальным естественным радиационным фоном годовое поступление этих радионуклидов в организм человека оценивается следующим образом: U-238 - 5 Бк, Th-232 - 10 мБк (считается, что вкладом поступления тория-232 в организм с продуктами питания и водой можно пренебречь из-за низкого значения коэффициента всасывания тория из ЖКТ в кровь), причем вклад питьевой воды в суммарное поступление этих двух радионуклидов незначителен.

Радий-226 1/2 = 1602 года) поступает в организм человека в основном также через ЖКТ. При нормальном естественном радиационном фоне среднее поступление оценивается примерно 15 Бк в год.

Уран, радий и торий являются остеотропными радионуклидами: их доля в скелете составляет 70 - 90 % от общего содержания в теле человека.

Свинец-2101/2 = 22,3 года) и полоний-2101/2 = 138,4 сут) поступают в организм человека в основном с пищей. Pb-210 - типичный остеотропный радионуклид, а Ро-210 накапливается преимущественно в мягких тканях. С вдыхаемым воздухом в организм человека поступает в среднем 4 Бк и 1 Бк в год Pb-210 и Po-210 соответственно. С продуктами питания в организм людей, проживающих в районах с нормальным радиационным фоном, в среднем за год поступает по 40 Бк Pb-210 и Po-210. Оба радионуклида интенсивно концентрируются в рыбе и моллюсках, поэтому люди, потребляющие много рыбы и других даров моря, могут получить относительно высокие дозы облучения. На Крайнем Севере десятки тысяч людей питаются преимущественно мясом северного оленя (карибу), в котором эти радионуклиды присутствуют в довольно высокой концентрации. Они попадают в организм оленей зимой, когда те питаются лишайниками, в которых накапливаются оба нуклида. Дозы внутреннего облучения человека от полония-210 при этом могут в 35 раз превышать средний уровень. Люди, живущие в Западной Австралии в местах с повышенной концентрацией урана, получают за счет поступления в их организм Pb-210 и Po-210 дозы, в 75 раз превосходящие средний уровень, поскольку едят мясо и требуху овец и кенгуру.

Дополнительное количество этих радионуклидов поступает через органы дыхания при курении. При температуре сгорания табака оба радионуклида становятся летучими. 10 % свинца-210 и 20 % полония-210, содержащихся в табаке сигарет, попадают в легкие человека вместе с основной струей дыма. Среднее годовое поступление Pb-210 и Po-210 в легкие человека, выкуривающего одну пачку сигарет в сутки, составляет 16 и 60 мБк соответственно.

Радон-222 - естественный инертный радиоактивный, невидимый, не имеющий вкуса и запаха тяжелый газ (в 7,5 раза тяжелее воздуха), образующийся при распаде радия-226. Период полураспада 3,823 суток. Радон-220 образуется при распаде тория-232, период полураспада 55 с. Вклад радона-222 в дозу облучения примерно в 20 раз больше, чем радона-220. Эти радиоизотопы встречаются во многих природных материалах, откуда они могут частично диффундировать в окружающую среду (атмосферный воздух, воду). Скорость поступления радона в атмосферу сильно зависит от типа почвы, времени суток, сезона и метеорологических условий. Наибольшая концентрация этих изотопов наблюдается в приземном слое воздуха.

Вместе со своими дочерними продуктами радиоактивного распада радон ответствен примерно за 3/4 годовой индивидуальной эффективной эквивалентной дозы облучения, получаемой населением от земных источников радиации, и примерно половину этой дозы от всех естественных источников ионизирующего излучения. Человек большую часть дозы, обусловленной радоном, получает вместе с вдыхаемым воздухом, особенно в закрытых, непроветриваемых помещениях. В зонах с умеренным климатом концентрация радона в закрытых помещениях примерно в 8 раз выше, чем в наружном воздухе.

Герметизация помещений с целью утепления затрудняет выход радиоактивного газа из помещений.  Концентрация радона в верхних этажах многоэтажных домов, как правило, ниже, чем на 1-м этаже. Скорость проникновения исходящего из земли радона в помещения фактически определяется толщиной и целостностью межэтажных перекрытий, т.е. количеством трещин и микротрещин в них. После заделки щелей в полу и стенах помещения концентрация радона в нем уменьшается. Даже при оклейке стен обоями скорость эмиссии радона снижается примерно на 30 %.

Еще один источник поступления радона в жилые помещения представляют собой вода и природный или сжиженный газ, которым пользуются для обогрева жилищ и приготовления пищи. Концентрация радона в помещениях заметно возрастает, если кухонные плиты, отопительные и другие нагревательные устройства, в которых сжигается газ, не снабжены вытяжкой. Вода из открытых водоемов обычно содержит чрезвычайно мало радона, но вода из глубоких колодцев и артезианских скважин характеризуется высокой концентрацией этого газа. Наибольшая зарегистрированная удельная радиоактивность воды в системах водоснабжения составила 100 млн. Бк/м3, наименьшая равна нулю.

Однако наибольшую опасность представляет не питье воды, а попадание паров воды с высоким содержанием радона в легкие человека вместе с вдыхаемым воздухом, что чаще всего происходит в ванной комнате. При обследовании домов в Финляндии оказалось, что в среднем концентрация радона в ванной комнате примерно в 40 раз выше, чем в жилых помещениях. После отключения 7-минутного душа прошло более полутора часов, прежде чем содержание радона вновь упало до исходного уровня.

Эффективная эквивалентная доза облучения от радона и его дочерних продуктов составляет в среднем около 1 мЗв (100 мбэр) в год, т.е. половину всей годовой дозы (2 мЗв), получакак емой человеком в среднем от всех естественных источников радиации.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

82711. Хоч не пишно, аби затишно. Українська народна казка «Рукавичка» 169 KB
  Мета: поглиблювати знання учнів про казку як вид усної народної творчості вчити виділяти в тексті дійових осіб спостерігати за структурою і сюжетом казки; розвивати навички діалогічного мовлення правильно інтонувати речення; вдосконалювати техніку читання учнів використовуючи різні види робіт над текстом...
82712. Безпека в школі. Правила поведінки в школі 95 KB
  Мета: вчити учнів аргументувати необхідність безпечної поведінки в школі для збереження життя й здоров’я вирішувати конфліктні ситуації мирним шляхом; спонукати школярів до виконання правил безпечної поведінки в школі; виховувати відповідальність за свої вчинки.
82713. Добро все переможе 89.5 KB
  Мета. Розширити, уточнити, закріпити уявлення учнів про добро, дружбу, товаришування, розвивати товариські почуття, готовність бути доброзичливим, формувати у дітей соціальну компетентність, високу духовність, моральну чистоту, орієнтувати учнів на цінності особистості, виховувати добрі та поважні...
82714. Зв’язок слів у реченні. Поширення речень 82.5 KB
  Мета. Учити учнів встановлювати зв’язок між словами в реченні за питаннями, поширювати речення; розвивати мовлення дітей; збагачувати словниковий запас, удосконалювати вміння добирати влучні слова для побудови висловлювань; виховувати культуру спілкування, любов до художньої літератури.
82715. Микроклимат производственных помещений 82 KB
  Микроклимат производственных помещений – метеорологические условия внутренней среды этих помещений, которые определяются действующими на организм человека сочетаниями температуры, влажности, скорости движения воздуха и теплового облучения.
82716. Расчёт холодного, горячего водоснабжения и водоотведения 21.88 MB
  Централизованные системы холодного и горячего водоснабжения жилых зданий в настоящее время превратились в сложный технический комплекс, включающий в себя разветвленные сети трубопроводов, трубопроводную арматуру, насосное и теплообменное оборудование.
82717. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ ООО «ПЛАНЕТА» 2.09 MB
  Такое положение дел во многом обусловило путь по которому проводилась автоматизация различных иерархических уровней управления проектировались и развивались автоматизированные системы на предприятиях строительной отрасли.
82718. ОПЕРАЦІЙНА СИСТЕМА WINDOWS 1.66 MB
  Найважливіші програми на комп’ютері – програми операційної системи. Операційна система забезпечує взаємодію пристроїв і програм при виконанні роботи, створює засоби керування комп’ютером. Операційна система дозволяє людині не вникати в тонкощі роботи прикладних програм, апаратної частини...
82719. Проектирования и внедрения интеграционного решения между биллинговыми системами и информационной системой Microsoft Dynamics Axapta 4 2.6 MB
  В приложениях к пояснительной записке представлены: инструкция пользователя (приложение А), листинг основных классов и методов интерфейса с комментариями (приложение Б) и листинг макроса, являющегося промежуточным звеном для передачи данных из некоторых биллинговых систем в MDAX4 (приложение В).