Шпаргалка по "Естествознанию"

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

18. Генетические  последствия облучения ионизирующими  излучениями.

Еще в 30-тых годах 19-го века было обнаружено, что рентгеновские лучи вызывают повышенную частоту появления мутантных потомков у дрозофил, родителей которых подвергали облучению. К 60-м годам были сформулированы некоторые общие принципы действия радиации на живые системы:

1. принцип отсутствия пороговой дозы;
2. принцип накопления дозы в течение жизни особи;
3. принцип удваивающей дозы.

Первый принцип свидетельствует, что абсолютно безопасных для живых организмов доз излучения не существует и любое радиационное воздействие может вызвать генетические изменения у потомков облученного родителя. Суть второго принципа состоит в том, что дозы, полученные организмом в течение жизни накапливаются, поэтому, чем больше ее продолжительность, тем более тяжелые последствия как для организма, так и его потомства следует ожидать. Принцип удваивающей дозы введен для сопоставления относительного эффекта генетических нарушений, возникших в результате естественного мутационного процесса и индуцированного радиационным воздействием. Размер удваивающей дозы для человека был оценен в 10 рад. Эффектом, о котором можно говорить с уверенностью, является то обстоятельство, что у людей, облученных в широком диапазоне доз (1-1700 р) в результате взрыва атомных бомб, при авариях в профессиональных условиях или облученных с терапевтическими целями, могут возникнуть изменения только в соотношениях полов у потомства облученных. Особенности метаболизма насекомых и млекопитающих глубоко различны, поэтому утверждение «что справедливо для дрозофилы справедливо и для человека» по меньшей мере некорректно. Более того, у самцов дрозофилы отсутствует такой процесс, как кроссинговер, и, соответственно, репарационные системы, эффективно защищающие генеративные клетки млекопитающих от неблагоприятных воздействий, у данного вида насекомых не функционируют, поэтому уровень реального мутационного процесса у разных типов животных сравнивать зачастую невозможно. Кроме того, человеческая популяция высоко гетерозиготна и по этой причине так же трудно сравнивать генетические последствия облучения для популяций и чистых линий.

Сейчас накопилось немало примеров двойственных эффектов воздействия радиации на людей. В 30-40 годы около 14000 человек страдали от болезни, которая называется анкилозирующий спондилит (дегенеративная деформация позвоночника), которая сопровождается очень сильными болями. Облучение высокими дозами радиации снимало болевой синдром и в течение многих лет пациенты не испытывали нужду в использовании других болеутоляющих препаратов. Наблюдение за этими пациентами показало, что 70 человек умерли от лейкоза, в то время, как в контрольной выборке на 14000 человек выявлено всего два подобных случая. У врачей и пациентов всегда стоит проблема выбора меньшего из зол - то ли страдать всю жизнь от невыносимой боли, то ли рискнуть, избрав облучение в надежде, что судьба убережет от случая попасть в 0,5% рискующих заболеть лейкозом.

 

 

19. Характеристика  очага ядерного поражения

Очагом ядерного поражения называется территория, на которой под воздействием поражающих факторов ядерного взрыва возникли разрушения зданий и сооружений, пожары, радиоактивное заражение местности, поражения людей и животных.

Поражающими факторами ядерного взрыва являются ударная волна, световое излучение, проникающая радиация и радиоактивное заражение местности.

Основной и наиболее мощный поражающий фактор ядерного взрыва - ударная волна. Она представляет собой зону сжатия воздуха, которая распространяется со сверхзвуковой скоростью во все стороны от центра (эпицентра) взрыва.

По степени разрушения зданий и сооружений очаг ядерного поражения принято делить на четыре зоны: полных, сильных, средних и слабых разрушений

Зона полных разрушений характеризуется полным разрушением жилых зданий и промышленных сооружений. На улицах создаются сплошные завалы. Незащищенные люди могут получать от прямого воздействия ударной волны средние, тяжелые и крайне тяжелые поражения, приводящие к безвозвратным потерям. Убежища и укрытия сохраняются или разрушаются в той или иной степени; люди, находящиеся в них, могут иметь более легкие поражения. Пожары в зоне полных разрушений не возникают; может быть только тление в завалах.

В зоне сильных разрушений сильно разрушаются здания; убежища сохраняются, но входы в них могут быть завалены. От воздействия светового излучения возникают пожары. Незащищенные люди могут получить поражения легкой и средней тяжести, сопровождающиеся ожогами, контузиями, переломами костей, повреждениями органов слуха, кровотечениями из ушей и носа, ушибами, вывихами. Среди находящихся в убежищах и укрытиях потерь может не быть. Однако в случаях нарушения вентиляции убежищ пребывание в них людей на постоянном объеме воздуха ограничено до 4 ч.

В зоне средних разрушений здания и сооружения разрушаются, убежища и укрытия сохраняются, на улицах могут быть только отдельные завалы и возникают сплошные пожары. У незащищенного населения могут быть легкие травмы, безвозвратных потерь, как правило, нет. От светового излучения и в очагах массовых пожаров следует ожидать появления пораженных с ожогами.

Зона слабых разрушений характеризуется незначительными разрушениями зданий; могут быть одиночные пожары. У незащищенных людей, как правило, лишь легкие травмы.

При возникновении очагов ядерного поражения в условиях городов наибольшее значение имеет не прямое, а косвенное воздействие ударной волны и светового излучения. Люди чаще могут получать поражения и при том более тяжелые, находясь в зданиях и на открытой местности, за счет вторичных ранящих предметов и пожаров.

Световое излучение при прямом воздействии вызывает у незащищенных людей ожоги и поражения глаз. Световое излучение может приводить к возгоранию материалов, возникновению пожаров, которые также явятся причиной появления значительного количества пораженных с ожогами различных степеней.

Кроме ударной волны и светового излучения, на незащищенных людей оказывает поражающее действие проникающая радиация, представляющая собой поток гамма-лучей и нейтронов, которые образуются в момент ядерного взрыва. Ее действие продолжается 10-15 с. Радиация невидима, неощутима, проникает через различные материалы, в разной степени поглощаясь ими в зависимости от их свойств. Поражение человека зависит от величины дозы облучения, измеряемой в рентгенах (Р) и миллирентгенах (мР). Миллирентген равен одной тысячной доли рентгена. С уменьшением мощности взрыва и удалением от центра ядерного взрыва доза облучения проникающей радиацией уменьшается. Защитой от проникающей радиации служат различные материалы. Так, наполовину снижают дозу пластинка из свинца толщиной 2 см, лист стали толщиной 3 см, бетонная стена толщиной 10 см, слой земли толщиной 14 см, деревянная стена толщиной 30 см. Радиусы зон действия проникающей радиации с поражающей дозой намного меньше зон поражения незащищенных людей световым излучением и ударной волной.

При наземных, подземных, подводных и надводных ядерных взрывах возникает радиоактивное заражение местности. Источниками заражения являются выпавшие на поверхность земли радиоактивные продукты деления и вещества не прореагировавшей части ядерного заряда, наведенная в грунте радиация при воздействии нейтронов на некоторые элементы земли, которые становятся радиоактивными.

 

 

 

 

 

 

20. Воздушно ударная волна

Ударная волна является одним из основных поражающих факторов ядерного взрыва. В зависимости от среды (воздух, вода, грунт), в которой распространяется ударная волна, ее называют соответственно воздушной, просто ударной и сейсмовзрывной. Ударная волна ядерного взрыва представляет собой область резкого и сильного сжатия среды, распространяющейся во все стороны от центра взрыва со сверхзвуковой скоростью. Ударная волна в воздухе образуется за счет колоссальной энергии, выделяемой в зоне реакции, где исключительно высокая температура и давление достигает миллиардов атмосфер (до 105 млрд. Па). Раскаленные пары и газы, стремясь расшириться, производят резкий удар по окружающим слоям воздуха, сжимают и нагревают до высокой температуры. Эти слои воздуха приводят в движение последующие слои, и так сжатие и перемещение воздуха происходит от одного слоя к другому во все стороны от центра взрыва, образуя воздушную ударную волну. Расширение раскаленных газов происходит в сравнительно малых объемах, поэтому их действие на более заметных удалениях от центра ядерного взрыва исчезает и основном носителем действия взрыва становится воздушная ударная волна. Вблизи центра взрыва скорость распространения ударной волны в несколько раз превышает скорость звука в воздухе. С увеличением расстояния от места взрыва скорость распространения волны быстро падает, а ударная волна ослабевает; на больших удалениях ударная волна переходит, по существу, в обычную акустическую волну и скорость ее распространения приближается к скорости звука в окружающей среде, т.е.к 340 м/с. Воздушная ударная волна при ядерном взрыве средней мощности проходит примерно 1000 м за 1,4 с, 2000 м — за 4 с, 3000 м — за 7 с, 5000 м— за 12 с. Отсюда следует, что человек, увидев вспышку ядерного взрыва, за время до прихода ударной волны, может занять ближайшее укрытие (складку местности, канаву, кювет,                                                                              простенок и т.п.) и тем самым уменьшить вероятность поражения ударной волной.

Основными параметрами ударной волны, определяющими ее поражающее действие являются:

- избыточное давление во фронте волны (разность между максимальным давлением во фронте ударной волны и нормальным атмосферным давлением перед этим фронтом);

- скоростной напор воздуха (динамическая нагрузка, создаваемая потоком воздуха движущимся в волне);

- время действия избыточного давления.

  В фазе сжатия ударной волны давление выше атмосферного, а в фазе разрежения - ниже. Наибольшее давление воздуха наблюдается на внешней границе фазы сжатия - во фронте волны. Одновременно с прохождением ударной волны происходит перемещение воздуха с большой скоростью. Причем в фазе сжатия воздух движется от центра взрыва, а в фазе разрежения - к центру. На распространение воздушной ударной волны и ее разрушающее и поражающее действие существенное влияние могут оказать рельеф местности и лесные массивы в районе взрыва, а также метеоусловия. Рельеф местности может усилить или ослабить действие ударной волны.

Воздушная ударная волна ядерного взрыва способна наносить человеку различные травмы, в том числе и смертельные. Площадь поражения ударной волной при ядерном взрыве имеет значительно большие размеры, чем при взрыве боеприпасов в обычном снаряжении. Поражение людей происходит как при непосредственном (прямом) воздействии воздушной ударной волны, так и косвенным путем.

21. Световое излучение

 По своей природе световое излучение ядерного взрыва — совокупность видимого света и близких к нему по спектру ультрафиолетовых и инфракрасных лучей. Источник светового излучения — светящаяся область взрыва, состоящая из нагретых до высокой температуры веществ ядерного боеприпаса, воздуха и грунта (при наземном взрыве). Температура светящейся области в течение некоторого времени сравнима с температурой поверхности солнца (максимум 8000—10000 и минимум 1800 °С). Размеры светящейся области и ее температура быстро изменяются во времени. Продолжительность светового излучения зависит от мощности и вида взрыва и может продолжаться до десятков секунд. При воздушном взрыве ядерного боеприпаса мощностью 20 кт световое излучение продолжается 3 с, термоядерного заряда 1Мт—10с. Поражающее действие светового излучения характеризуется световым импульсом. Световым импульсом называется отношение количества световой энергии к площади освещенной поверхности, расположенной перпендикулярно распространению световых лучей. Единица светового импульса — джоуль на квадратный метр (Дж/м2) или калория на квадратный сантиметр (кал/см2). 1 Дж/м2=23,9* 10-6кал/см2;

1 кДж/м2= 0,0239 кал/см2; 1 кал/см2 = 40 кДж/м2. Световой импульс зависит от мощности и вида взрыва, расстояния от центра взрыва и ослабления светового излучения в атмосфере, а также от экранирующего воздействия дыма, пыли, растительности, неровностей местности и т.д.

При наземных и надводных взрывах световой импульс на тех же расстояниях меньше, чем при воздушных взрывах такой же мощности. Это объясняется тем, что световой импульс излучает полусфера, хотя и большего диаметра, чем при воздушном взрыве. Что касается распространения светового излучения, то большое значение имеют другие факторы. Во-первых, часть светового излучения поглощается слоями водяных паров и пыли непосредственно в районе взрыва. Во-вторых, большая часть световых лучей прежде, чем достичь объекта на поверхности земли, должна будет пройти воздушные слои, расположенные близко к земной поверхности. В этих наиболее насыщенных слоях атмосферы происходит значительное поглощение светового излучения молекулами водяных паров и двуокиси углерода; рассеяние в результате наличия в воздухе различных частиц здесь также гораздо большее. Кроме того, необходимо учитывать рельеф местности. Количество световой энергии, достигающей объекта, находящегося на определенном расстоянии от наземного взрыва, может составлять для малых расстояний порядка трех четвертей, а на больших—половину импульса при воздушном взрыве такой же мощности. При подземных или подводных взрывах поглощается почти все световое излучение. При ядерном взрыве на большой высоте рентгеновские лучи, излучаемые исключительно сильно нагретыми продуктами взрыва, поглощаются большими толщами разреженного воздуха. При оценке светового импульса необходимо учитывать возможность воздействия отраженных лучей. Если земная поверхность хорошо отражает свет (снежный покров, высохшая трава, бетонное покрытие и др.), то прямое световое излучение, падающее на объект, усиливается отраженным. Суммарный световой импульс при воздушном взрыве может быть больше прямого в 1,5—2 раза. Если взрыв происходит между облаками и землей, то световое излучение, отраженное от облаков, действует на объекты, закрытые от прямого излучения.

 

 

22. Проникающая радиация

Гамма-излучение составляет основную часть проникающей радиации. Источником нейтронов при ядерном взрыве является цепная реакция.

Проникающая радиация, распространяясь в той или иной среде, ионизирует ее атомы, в последующем источником гамма-излучения становится радиоактивное облако взрыва. Общее время действия проникающей радиации составляет 15—25 секунд с момента взрыва. Одним из опаснейших по своим последствиям для здоровья человека поражающих факторов ядерного оружия является проникающая радиация. С момента взрыва проникающая радиация действует в течение нескольких секунд, поэтому именно тогда особенно велика опасность радиационного поражения людей. Обладая высокой энергией, гамма-лучи и нейтроны способны проникать глубоко в ткани организма и ионизировать их, что приводит к лучевой болезни. Тяжесть и конечный исход лучевой болезни зависят от суммарной дозы облучения гамма-лучами и потоком нейтронов и времени, в течение которого эта доза получена. Доза излучения, количественно характеризующая проникающую радиацию,— это энергия радиоактивных излучений, способная ионизировать воздух или любую другую среду. Проникающая радиация поражает, прежде всего, кроветворные органы: костный мозг, лимфатические железы, селезенку, что приводит к резкому уменьшению количества лейкоцитов, а в конечном итоге к снижению сопротивляемости организма инфекциям. Уменьшение количества эритроцитов вызывает кислородное голодание тканей, ухудшает процесс свертывания крови, что приводит к множественным кровоизлияниям в толще кожи и слизистых оболочках. Однако, несмотря на большую опасность проникающей радиации для живых организмов, существуют надежные и простые средства и способы защиты от нее. Один из основных способов защиты — это создание преграды на пути радиоактивного излучения из различных материалов, ослабляющих радиацию. Гамма-излучение, как ни высока его проникающая способность, проходя через различные материалы значительно ослабляется, степень ослабления зависит от плотности материала. Степень ослабления проникающей радиации принято характеризовать слоем половинного ослабления. Ослабляющее действие на поток нейтронов оказывают материалы, содержащие много легких ядер, например водорода, углерода и др.