Ионизирующие излучения

Интенсивность ионизирующего излучения в окружающей среде значительно повысилась в результате попыток человека использовать атомную энергию. Испытания атомного оружия внесли в атмосферу радионуклиды, которые затем стали выпадать всюду в виде радиоактивных осадков. Около 10 % энергии ядерного оружия представляет собой остаточную радиацию. Атомные электростанции, получение топлива для них и захоронение отходов в специальных местах, медицинские исследования и другие виды мирного использования атомной энергии создают локальные «горячие пятна» и образуют отходы, нередко в процессе транспортировки или хранения попадающие в окружающую среду.

Ионизирующее излучение обладает очень высокой биологической активностью. Механизм биологического действия ионизирующих излучений на живой организм очень сложный и, несмотря на большое количество исследований, до конца остается невыясненным.

Считается, что у разных видов излучений механизм действия в основном одинаков, начиная от исходных процессов поглощения и переноса энергии излучения через первичные радиационн0-химические, биохимические процессы и, кончая физиологическими и морфологическими изменениями в облученном организме.

Особенностями биологического действия радиации являются:

1) отсутствие у млекопитающих и человека специальных анализаторов для восприятия излучения;

2) излучение в основном связано с формой передачи энергии клеткам. В механизме биодействия ионизирующего излучения условно выделяются два этапа реакций. Первый этап – первичное (непосредственное) действие излучения на биохимические процессы, функции и структуры органов и тканей. Второй этап (опостредованное действие) – обусловливается нейрогенными и гуморальными сдвигами, возникающими в организме под влиянием радиации.

В то же время отмечается и генетическое действие, основанное на изменениях в хромосомном аппарате облучаемого организма, проявляющиеся в последующем у потомства.

Для объяснения механизма первичного действия ионизирующих излучений предложено более десятка гипотез и теорий (радикальная, лецитиновая, ферментативная, липидная, водная и т.д.).

При воздействии на организм человека ионизирующая радиация может вызывать два вида эффектов, которые клиническая медицина относит к болезням: детерминированные пороговые эффекты (лучевая болезнь, лучевой дерматит, лучевая катаракта, лучевое бесплодие, аномалии развития плода и др.) и стохастические (вероятностные) беспороговые эффекты (злокачественные опухоли, лейкозы, наследственные болезни).

Имеются возрастные и физиологические периоды жизни человека, когда даже незначительные лучевые нагрузки крайне нежелательны. В частности, медицинским работникам необходимо помнить, что прежде всего это относится к беременным женщинам. Диагностика и лечение с применением ионизирующего излучения в первой половине беременности (особенно до 15 недель) способствует появлению аномалий у эмбриона, внутриутробной гибели, смертности в перинатальном периоде, а так как в период с 8-ой до 15-ой недель у эмбриона идет формирование коры головного мозга, то даже малые дозы радиации могут привести в последующем к слабоумию ребенка.

Дети крайне чувствительны к действию радиации. Относительно небольшие дозы при облучении хрящевой ткани могут замедлить или остановить рост костной ткани и привести к аномалиям развития скелета. Чем меньше возраст ребенка, тем сильнее подавляется рост костей.

Облучение головного мозга у детей младшего возраста может привести к нарушению памяти, изменению характера и поведенческих реакций, а в некоторых случаях даже к слабоумию и идиотии.

Шум

В основе возникновения шума (как и звука) лежат механические колебания упругих тел. В слое воздуха, непосредственно примыкающем к поверхности колеблющегося тела, возникают сгущения (сжатия) и разрежения. Эти сжатия и разрежения чередуются во времени и распространяются в стороны в виде упругой продольной волны. Последняя достигает нашего уха и вызывает вблизи него периодические колебания давления, которые воздействуют на слуховой анализатор.

Ухо человека воспринимает в виде звука частота которых лежит в пределах от 17 до 20 тыс. Гц. С физиологической точки зрения различают низкие, средние и высокие звуки.

В шуме присутствуют колебания всевозможных частот.

Принято делить шумы на низкочастотные(ниже 350 Гц), среднечастотные(от 350 до 800 Гц) ивысокочастотные (выше 800 Гц).

При малой частоте колебаний звук воспринимается как низкий, при большой частоте – как высокий. По закону резонанса различные по высоте звуки вызывают колебания различных по длине волокон основной мембраны улитки.

Высокие звуки оказывают более неблагоприятное действие на слух и на весь организм человека, чем низкие, поэтому и шум, в спектре которого преобладают высокие частоты, более вреден, чем шум с низкочастотным спектром.

Установлена логарифмическая шкала для измерения уровня звукового давления шума. Каждая ступень этой шкалы, соответствующая изменению интенсивности шума в 10 раз, называется белом. Так, если интенсивность одного звука больше интенсивности другого в 10 раз, считают, что второй звук больше первого на один бел, если в 100 раз – на два бела, в 10 000 раз - на четыре бела и т.д. Практически оказалось более удобным пользоваться единицей, которая в 10 раз меньше бела, - децибелом (дБ).

Шум листвы и мерный шелест морского прибоя соответствуют примерно 20 дБА, телевизор, работающий с умеренной громкостью, дает около 70 дБА, мотоцикл обрушивает на нас уже 110 дБА, а отбойный молоток во время дорожных работ – 120 дБА.

Основные источники шума в городе

Основные источники шума в городе – автотранспорт, рельсовый и воздушный транспорт, промышленные предприятия.

Автотранспорт.Наибольшие уровни шума отмечаются на магистралях общегородского значения 68,8 – 78,0 дБА, затем на магистралях районного значения – 62,6-78,2 дБА; относительно низкий уровень шума характерен для режима жилых улиц – 51,2-59,8 дБА.

В промышленном городе обычен высокий процент грузового транспорта на магистралях. Увеличение в общем потоке автотранспорта грузовых автомобилей, особенно большегрузных с дизельными двигателями, приводит к росту уровня шума. В целом грузовые и легковые автомобили создают на территории городов тяжелый шумовой режим.

Шум, возникающий на проезжей части магистрали, распространяется не только на примагистральную территорию, но и вглубь жилой застройки.

Рельсовый транспорт. Повышение скорости движения поездов приводит к значительному росту уровня шума в жилых зонах, расположенных вдоль железнодорожных путей или близ сортировочных станций. Максимальный уровень звукового давления на расстоянии 7,5 м от движущегося электропоезда достигает 93 дБА, от пассажирского – 91, от товарного состава – 92 дБА. При скорости 35 км/ч электропоезд создает шум в 82 дБА, при 55 км/ч уровень звука увеличивается до 89 дБА.

Шум, возникающий при прохождении электропоездов, легко распространяется на открытой территории. Основной источник железнодорожного шума – удары вагонов при движении на стыках и неровностях рельсов.

Движение тепловозов, товарных составов, диспетчерская связь, сигналы локомотивов также могут быть причиной нарушения акустического режима на территории жилых кварталов.

Нарушает акустический режим городов современный трамвай – 75 дБА, а вагоны старой конструкции – до 95 дБА. По интенсивности шум, создаваемый трамваем, близок к шуму автобусов и дизельных автомобилей. В спектре преобладают средние и высокие частоты.

Воздушный транспорт. Значительный удельный вес в шумовом режиме многих городов занимает воздушный транспорт. Нередко аэропорты гражданской авиации оказываются расположенными в непосредственной близости от жилой застройки, а воздушные трассы проходят над многочисленными населенными пунктами.

Авиационный шум оказывает существенное влияние на шумовой режим территории в окрестностях аэропортов. Уровень шума зависит от направления взлетно-посадочных полос и трасс пролетов самолетов, интенсивности полетов в течение суток, сезонов года, от типов самолетов, базирующихся на данном аэродроме и т.д.

При круглосуточной интенсивной эксплуатации аэропортов эквивалентные уровни звука на жилой территории достигают в дневное время 80 дБА, в ночное – 78 дБА, максимальные урони колеблются от 92 до 108 дБА.

Промышленные предприятия.Источником значительного шума в жилых кварталах городов являются промышленные предприятия. Нарушение акустического режима отмечается в случаях, когда их территория непосредственно прилегает к жилым массивам. Изучение промышленного шума показало, что по характеру звучания он постоянный и широкополосный. Источниками шума на предприятиях могут быть двигатели, насосы, компрессоры, турбины, пневматические инструменты, молоты, станки и прочие установки, имеющие движущиеся детали.

Воздействие шума на организм человека

Воздействие шума на организм человека вызывает изменения прежде всего в органе слуха, нервной и сердечно-сосудистой системах. При этом степень выраженности этих изменений в значительной мере зависит от параметров шума (интенсивность и его спектральный состав) и индивидуальной чувствительности организма.

Механизм действия шума на организм сложен и недостаточно изучен. Когда речь идет о влиянии шума, то обычно основное внимание уделяется состоянию органа слуха, так как слуховой анализатор в первую очередь воспринимает звуковые колебания. Наряду с органом слуха восприятие звуковых колебаний частично может осуществляться и через кожный покров рецепторами вибрационной чувствительности.

Изменения, возникающие в органе слуха, объясняют травмирующим действием шума на периферический отдел слухового анализатора – внутреннее ухо. Этим же обычно объясняют первичную локализацию поражения в клетках внутренней спиральной борозды и спирального (кортиева) органа. Наряду с этим, имеется мнение, что в механизме действия шума на орган слуха существенную роль играет перенапряжение тормозного процесса, которое при отсутствии достаточного отдыха приводит к истощению звуковоспринимающего аппарата и перерождению клеток, входящих в его состав. Патологические изменения, развивающиеся в нервном аппарате улитки при длительном воздействии интенсивного шума, в значительной мере обусловлены переутомлением корковых слуховых центров.

Возникновение неадекватных изменений в ответ на воздействие шума объясняются обширными анатомо-физиологическими связями слухового анализатора с различными отделами нервной системы. Акустический раздражитель, действуя через рецепторный аппарат слухового анализатора, вызывает рефлекторные сдвиги в функциях не только его коркового отдела, но и других органов.

Влияние шума на нервную систему. У лиц, живущих в неблагоприятных акустических условиях, имеются признаки изменений функционального состояния центральной нервной системы.

Поступающие в кору головного мозга при действии шума раздражения всегда приводят к перестройке протекающих в ней нервных процессов. Если шум отличается чрезмерной силой или действует в течение длительного времени, наступает перевозбуждение клеток коры, угрожающее их истощением. В этом случае нарушается предел работоспособности нервных клеток и изменяется характер ответной реакции этих клеток на раздражения. Вместо обычно наблюдаемого усиления реакции при увеличении силы раздражителя реакция либо вовсе не наступает, либо извращается и на сильный раздражитель может быть меньшей, чем на слабый. Такое состояние коры, называемое «фазовым», свидетельствует о развитии в ней пассивного или охранительного торможения, предохраняющего клетки от дальнейшего истощения. Шум, даже при кратковременном воздействии, вызывает выраженные изменения условнорефлекторной деятельности.

Вызывая нарушение функций коры головного мозга, шум нарушает регуляцию деятельности внутренних органов. Имеются данные, свидетельствующие о возможности под действием шума воспроизводить в эксперименте гипертоническую болезнь у животных. Многочисленные клинические наблюдения показывают также, что устранение шумового раздражителя способствует нормализации артериального давления у больных гипертонией. В ряде случаев установлена связь приступов стенокардии с внезапным шумовым раздражителем в быту.

Даже плод во чреве матери не огражден от вредного влияния шума. Такие резкие звуки, как «звуковой удар», производимый самолетом при переходе на сверхзвуковую скорость, могут вызвать нервное напряжение у плода.

Влияние шума на сердечно-сосудистую систему. Под влиянием шума может снижаться систолическое и повышаться диастолическое давление. При этом колебания артериального давления нередко достигают 20-30 мм рт.ст. В электрокардиограмме обнаруживаются сдвиги: удлинение сердечного цикла и урежение частоты сердцебиений.

Неожиданный сильный звук вызывает усиленное сердцебиение и повышает артериальное давление.

Непрерывный сильный шум способен вызывать сужение периферических кровеносных сосудов, а также перераспределение крови, увеличение ее поступления к мышцам, мозгу и другим органам. Под влиянием шума возможно увеличение выделения адреналина, который влияет на работу сердца.

Влияние шума на другие органы и системы. Под влиянием шума могут наблюдаться и другие серьезные изменения в деятельности различных органов и систем человека: понижение секреции слюнных и желудочных желез, нарушение функции щитовидной железы и коры надпочечников, изменение электрической активности мозга.

При действии шума происходит уменьшение содержания сахара в крови до нижнего уровня нормы, что вызывает активацию надпочечников и повышение концентрации адреналина в крови. Длительное воздействие шума угнетает функцию надпочечников, что приводит к резкой гипогликемии. Шум в 60 дБ, регистрируемый иногда на городских транспортных магистралях, снижает некоторые показатели иммунитета.

Таким образом, воздействие на кору больших полушарий головного мозга и центры вегетативной нервной системы, шум отрицательно влияет на различные органы и системы человека.

IV. ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ

1. Приведите классификацию факторов окружающей среды.

2. Расскажите о биотических факторах современного жилища.

3. Что относится к природным химическим факторам среды и какова их роль в развитии эндемических заболеваний?

4. Что представляют собой физические факторы природной среды? Каково их влияние на здоровье человека?

5. Расскажите о промышленных химических факторах, их источниках и влиянии на здоровье человека.

6. Перечислите бытовые химические факторы. Какие изменения состояния здоровья вызывают ПАВ?

7. Приведите классификацию пестицидов. Охарактеризуйте основные группы пестицидов. Какие из них наиболее опасны для человека?

8. Перечислите основные группы минеральных удобрений. Какое влияние на здоровье человека они оказывают?

9. Назовите источники электромагнитных полей. В чем состоит опасность ЭМП для здоровья человека?

10. Назовите источники ионизирующей радиации. Каково биологическое действие ионизирующей радиации?

11. Назовите антропогенные источники шума. Каково влияние шума на здоровье человека?

ЛИТЕРАТУРА:

1. Алексеев С.В., Пивоваров Ю.П. Экология человека. – М.: ГОУ ВУНМЦ МЗ РФ. – 2001. – 640 с.

2. Новиков. Окружающая среда и человек.

3.