Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Czy należy się bać naturalnej promieniotwórczości w środowisku naturalnym człowieka? Prof. Janina Gabrielska Dr Teresa Kral , Dr Hanna Pruchnik, Mgr Paulina.

Podobne prezentacje


Prezentacja na temat: "Czy należy się bać naturalnej promieniotwórczości w środowisku naturalnym człowieka? Prof. Janina Gabrielska Dr Teresa Kral , Dr Hanna Pruchnik, Mgr Paulina."— Zapis prezentacji:

1 Czy należy się bać naturalnej promieniotwórczości w środowisku naturalnym człowieka? Prof. Janina Gabrielska Dr Teresa Kral , Dr Hanna Pruchnik, Mgr Paulina Strugała, Dr Anna Dudra

2 Pierwiastki promieniotwórcze, co to takiego? Pierwiastki, których jądra atomowe samorzutnie rozpadają się emitując przy tym cząstki ( ,  ) lub promienie (  ), nazywamy pierwiastkami promieniotwórczymi.

3 wszystkie rodzaje promieniowania (w tym ,  oraz  ) które wywołują jonizację ośrodka materialnego, tj. oderwanie przynajmniej jednego elektronu od atomu lub cząsteczki albo wybicie go ze struktury krystalicznej. Promieniowanie jonizujące to... Za promieniowanie elektromagnetyczne jonizujące uznaje się promieniowanie, którego fotony mają energię większą od energii fotonów światła widzialnego.

4 Promieniwanie jonizujące jest przyczyną różnych, nietypowych zjawisk fizyko- chemicznych na poziomie komórkowym, tkankowym oraz w skali całego organizmu prowadzących do zaburzeń, dezintegracji oraz wyniszczenia. Promieniowanie jonizujące... Pyt.: Czy się go bać? Odp.: TAK!

5 Jak mierzymy szkodliwość promieniowania jonizującego... Stężenie radioizotopu to aktywność radioizotopu w jednostce masy lub objętości. Jednostkami stężenia są Bq/kg lub Bq/m 3 Jednostki charakteryzujące stopień napromieniowania 1 Gy (grej) – jednostka dawki pochłoniętej. Dawka pochłonięta wynosi 1 Gy gdy 1kg materii pochłania energię 1 J 1 Sv (siwert) – miara (uśredniona) uwzględniająca rodzaj promieniowania oraz rodzaj tkanki – dawka skuteczna

6 Najbardziej wrażliwe na promieniowanie jonizujące są komórki szybko namnażające się, np. komórki gonad, dla których czynnik wagowy wynosi 0,20. Oddziaływanie promieniowania na organizm człowieka Równoważnik dawki (Sv) Skutek kliniczny < 0,25Brak 0,25 ‐ 0,50Możliwe zmiany hematologiczne 0,50 ‐ 1,00zmiany hematologiczne, lekkie uszkodzenia 1,00 ‐ 2,00Silne uszkodzenia, możliwa niewydolność, nudności/wymioty w ciągu 24 h 2,00 ‐ 4,00Silne uszkodzenia, pewna niewydolność, możliwa śmierć > 4,0050% prawdopodobieństwa śmierci Skutki działania promieniowania jonizującego - równoważniki dawek progowych dla niektórych objawów klinicznych związanych z ostrym zespołem popromiennym Wrażliwość poszczególnych organów człowieka na promieniowanie

7 Średnia dawka śmiertelna dla człowieka to ~3 Sv w czasie 1-2 godzin Średnie śmiertelne dawki dla różnych grup taksonomicznych Przyjmuje się, że szkodliwy wpływ napromieniowania na zdrowie człowieka w postaci skutków deterministycznych można zaobserwować po przekroczeniu dawki progowej 200 mSv, pochłoniętej jednorazowo (w krótkim okresie czasu). Następuje wtedy zniszczenie na tyle dużej liczby komórek, że funkcjonowanie niektórych organów człowieka może ulec wyraźnemu zaburzeniu. Jednorazowa dawka śmiertelna LD 30 50, powodująca chorobę popromienną i po 30 dniach zgon 50% napromieniowanej populacji, oceniana jest na 4-6 Sv.

8 Biologiczne skutki promieniowania WCZESNE Choroba popromienna - ostra - przewlekła Miejscowe uszkodzenia skóryODLEGŁE Zmętnienie soczewek Aberracje chromosomowe w komórkach somatycznych Niepłodność MUTACJE GENOWE Dominujące Recesywne Aberracje chromosomowe w komórkach Hormeza radiacyjna somatyczne genetyczne Co jest trucizną? Wszystko jest trucizną i nic nie jest trucizną. Paracelsus Żywe komórki mają naturalną zdolność regeneracji niewielkich uszkodzeń radiacyjnych, którą nabyły, zapewne, obcując z promieniowaniem naturalnym przez tysiące lat. Uważa się nawet, że małe dawki mogą być pożyteczne dla organizmu człowieka. Rn Bq/l. Wody lecznicze w uzdrowiskach Lądka Zdroju zawierają Rn-222 o aktywności sięgającej 2500 Bq/l.

9 PROMIENIOWANIE JONIZUJĄCE WOKÓŁ NAS

10 Naturalne pierwiastki radioaktywne : 1)Obecne są w minerałach, przyswajanych przez rośliny i zwierzęta, a także używanych jako materiały konstrukcyjne, 2)Syntetyzowane są w atmosferze i przenikają do hydrosfery wskutek reakcji składników atmosfery z promieniowaniem kosmicznym, 3)To także skutek promieniowania przenikającego do środowiska wskutek działalności przemysłowej człowieka (wydobycie rud uranu, spalanie węgla zawierającego pierwiastki promieniotwórcze). Co to takiego promieniotwórczość naturalna? Promieniotwórczość naturalna powstaje na drodze rozpadów jąder atomowych naturalnych pierwiastków radioaktywnych obecnych w glebie, skałach, powietrzu i wodzie. Źródeł tego promieniowania nie da się uniknąć. W niewielkich dawkach nie są groźne dla organizmu, ponieważ organizm się uodparnia na te pierwiastki.

11 U zawierają się w przedziale 4, Bq/kg (średnio 26 Bq/kg), Th w przedziale 3, Bq/kg (średnio 21 Bq/kg), K-40 - w przedziale Bq/kg (średnio 413 Bq/kg). Średnia aktywność radonu w powietrzu przy ziemi: Rn wynosi ok. 4,4 Bq/m3, w parterowych zabudowaniach może przekraczać: Rn Bq/m3. Przeciętne typowe aktywności radioizotopów w glebach Polski uranu, toru i fosforu:

12 Działalność człowieka związana z wydobyciem i przeróbką kopalin, spalaniem węgla, energetyką jądrową, wybuchami jądrowymi itp. powoduje redystrybucję naturalnych radionuklidów i podwyższenie poziomu tła naturalnego, zwłaszcza w wymiarze lokalnym. W następstwie spalania w Polsce ok. 150 mln ton węgla kamiennego rocznie do środowiska trafia ok. 150 ton promieniotwórczego uranu i 300 ton promieniotwórczego toru. Gromadzą się one głównie w popiołach, skąd przedostają się do wód gruntowych i do gleby. Są również uwalniane bezpośrednio do atmosfery wraz z dymem i kurzem. Aktywność takich popiołów może przekraczać nawet 2000 Bq/kg. Redystrybucja radioizotopów...

13 Radon – skąd się bierze? Uran 238 U Uran 4,47 mld lat 247 tys. lat 80 tys. lat Tor 230 Th Tor 1,6 tys. lat Uran 234 U Uran Rad 226 Ra Rad 3,82 dni Radon 222 Rn Radon 3,05 min. Polon 218 Po Polon 162 μs 138,4 dni Ołów 206 Pb Ołów Polon 210 Po Polon Protaktyn 234 Pa Protaktyn Tor 234 Th Tor Polon 214 Po Polon Bizmut 214 Bi Bizmut Ołów 214 Pb Ołów Ołów 210 Pb Ołów Bizmut 210 Bi Bizmut 24,5 dni 68 s 26,8 min. 19,8 min. 22 lata 5 dni Szereg promieniotwórczy uranowo-radowy

14 Śladowe ilości radioizotopów występujące w człowieku: 100 Bq/kg Przeciętna całkowita aktywność ciała człowieka przeliczona na jednostkę masy wynosi ok. 100 Bq/kg. C-14 i K-40, we wszystkich tkankach, Pu-239 i Sr-90 - w kościach, U-238(235) - w nerkach, J w tarczycy. Trafiają tam z otaczającego środowiska głównie drogą oddechową i pokarmową.

15 Źródło: Paweł Moskal, Dawki promieniowania jądrowego, Foton112, wiosna 2011

16

17 PROMIENIOWANIE W MEDYCYNIE

18 Radioterapia (terapia nowotworów): Radiologia zabiegowa- mało inwazyjna metoda przeprowadzania zabiegów chirurgicznych wspomaganych techniką rentgenowską, np. angioplastyka – poszerzenie naczyń krwionośnych, embolizacja –zamierzone zamknięcie światła naczynia krwionośnego.  Teleradioterapia, np. terapia hadronowa  Brachyterapia-terapia kontaktowa, np. 131 Cs, 60 Co, 192 Ir, 125 I, 226 Ra Promieniowanie w terapii medycznej

19 Badania radiologiczne Tomografia komputerowa Badania radioizotopowe Emisyjna tomografia pozytonowa (PET) arteriografia Tomografia komputerowa (TC) znakowanie izotopowe (scyntygrafia) Przykładowe radioizotopy: 99m Tc, 131 I, 201 Ta 11 C, 13 N, 15 O, 18 F Promieniowanie w diagnostyce medycznej mammografia rentgenodiagnostyka „prześwietlenie”

20 Przeciętne narażenie pacjenta w rutynowych badaniach medycznych

21 dm= ·m·dt Prawo rozpadu naturalnego: dm= ·m·dt Datowanie izotopowe – wstęp teoretyczny

22 n N → 14 6 C H Powstaje w górnych warstwach troposfery i w stratosferze w wyniku pochłonięcia neutonu przez jądro atomu azotu. 14 C + O 2 → 14 CO 2 Węgiel-14 ulega rozpadowi beta minus tworząc niepromieniotwórczy azot 14 N, antyneutrino oraz elektron. śmierć drzewa 14 7 N 14 6 C → 14 7 N + e − + ν e KOLEJNE OKRESY POŁOWICZ NEGO ROZPADU 100 lat 100% 14 C 5700 lat 50% 14 C lat 25% 14 C lat 12,5% 14 C Datowanie izotopowe – obieg C-14 w przyrodzie Powstały węgiel pierwiastkowy jest utleniany do dwutlenku węgla, który wchodzi poprzez fotosyntezę do organicznego obiegu węgla w przyrodzie. Jego adioaktywność sprawia, że jego udział w tkankach w momencie ich powstawania jest największy, a z czasem maleje.

23 Niektóre izotopy promieniotwórcze o szerokim zastosowaniu w geologii Izotopy macierzyste Izotopy potomne Okres połowicznego rozpadu Zakres użyteczności Rubit-87Stront-8749 mld latpowyżej 100 mln lat Tor-232Ołów mld latpowyżej 200 mln lat Uran-238Ołów-2064,5 mld latpowyżej 100 mln lat Potas-40Argon-401,3 mld latpowyżej 0,1 mln lat Uran-235Ołów-2070,7 mld latpowyżej 100 mln lat Węgiel-14Azot latponiżej lat Spektrometr mas służący do określania stosunku 14 C/ 12 C w badanej, kilku miligramowej próbce

24 Dzięki prehistorycznym skamieniałościom krów morskich okazało się, że klimat na Ziemi 50 mln lat temu był ciepły i wilgotny. Naukowcy badali zęby krów morskich pod kątem zawartości izotopów tlenu. Datowanie oparte jest także na innych izotopach promieniotwórczych

25 Dlaczego tlen?  W trakcie swojego życia zwierzęta morskie wchłaniają izotopy tlenu 16 i 18, obecne w wodzie morskiej.  W badanych zębach było dwa razy więcej izotopu 16, niż się spodziewano. Jest on lżejszy od tlenu 18, dlatego łatwiej paruje. Z tego wniosek, że może pochodzić z wody deszczowej.  Z kolei duża ilość opadów, i to w chłodniejszych szerokościach geograficznych, oznacza, że na Ziemi panował cieplejszy klimat.

26 Promieniowanie jonizujące w badaniach dzieł sztuki Znając skład chemiczny farb w różnych epokach, możemy określić, kiedy dzieło powstało i czy jest oryginalne. Możemy również określić, w jaki sposób należy konserwować dane dzieło sztuki. We wszystkich tych wypadkach metody jądrowe okazują się bardzo użyteczne. Metody te dzielimy na trzy rodzaje:  radiografię  techniki analityczne  analizę izotopową zawartości nuklidów stabilnych

27 Radiografia gamma rzeźby Afrodyty w Luwrze w celu uzyskania informacji o strukturze marmuru

28 Pałac Dożów w Wenecji, olej na płótnie, oraz rentgenogram obrazu; jego słaba czytelność jest wynikiem silnej absorpcji promieni rentgenowskich przez warstwę białej zaprawy, w której skład wchodzi biel ołowiowa

29 Dziękuję za uwagę Autorzy prezentacji: Prof. Janina Gabrielska Dr Teresa Kral Dr Hanna Pruchnik Mgr Paulina Strugała Dr Anna Dudra Katedra Fizyki i Biofizyki

30 Dawka pochłonięta

31 Równoważnik dawki: Jest wielkością określającą działanie biologiczne promieniowania D – dawka pochłonięta [Gy] Q – współczynnik jakości promieniowania (Quality Factor), bezwymiarowy, zależny od liniowej zdolności hamowania cząstek jonizujących w substancji ; 0,6- 1 dla promieniowania X i gamma 1 dla promieni β 2-10 dla neutronów i protonów (w zależności od ich energii) dla cząstek α o różnej energii Siwert Sv= J/kg

32 OTRZYMYWANE DAWKI PODCZAS PRZEŚWIETLEŃ RTG i BADAŃ IZOTOPOWYCH ( za A.A. Czerwiński: „Energia jądrowa i promieniotwórczość” str.79) Narząd poddany badaniu Dawka efektywna mSv Równoważnik zdjęć RTG klp. Równoważnik okresu promieniowania tła naturalnego Klatka piersiowa0,0213 dni Kręgosłup1-2, miesięcy Jelita grubego94504,5 roku Urografia4,62302,5 roku CT głowy21001 rok CT brzucha84004 lata Scyntygrafia kośćca 52502,5 roku Scyntygrafia tarczycy 1506 miesięcy

33 Rodzaj badania Dawka (mSv) Prześwietlenia: klatka piersiowa czaszka przewód pokarmowy Badanie izotopowe: tarczyca serce nerki 0,06 0,20 2,45 5,9 7,1 3,1 Dawki pochłaniane w badaniach medycznych

34 Ustalenie szkodliwości małych dawek (podprogowych), porównywalnych z dawką od tła naturalnego, na tle wielu innych przyczyn wywołujących podobne skutki jest praktycznie niemożliwe. Można jednak przypuszczać, że jest ona znikoma, gdyż żywe komórki mają naturalną zdolność regeneracji niewielkich uszkodzeń radiacyjnych, którą nabyły, zapewne, obcując z promieniowaniem naturalnym przez tysiące lat. Uważa się nawet, że małe dawki mogą być pożyteczne dla organizmu człowieka (hormeza radiacyjna). Np. wody lecznicze w uzdrowiskach Lądka Zdroju zawierają Rn-222 o aktywności sięgającej 2500 Bq/l. Wg obowiązujących w Polsce przepisów (1) dopuszczalna dawka skuteczna, na całe ciało od promieniowania z innych źródeł niż naturalne, wynosi 1mSv/rok dla ogółu ludności i 20mSv/rok dla osób narażonych na promieniowanie jonizujące zawodowo. Systematyczne badanie radioaktywności w środowisku i monitorowanie skażeń promieniotwórczych należy do zadań specjalnych służb ochrony radiologicznej, których stacje pomiarowe rozmieszczone są w wielu miejscach naszego kraju. (1) Rozporządzenie Rady Ministrów w sprawie dawek granicznych promieniowania jonizującego (Dz. U, Nr 20, poz. 168 z 2005 r.)Dz. U, Nr 20, poz. 168 z 2005 r. Wrażliwość na promieniowanie... podsumowanie


Pobierz ppt "Czy należy się bać naturalnej promieniotwórczości w środowisku naturalnym człowieka? Prof. Janina Gabrielska Dr Teresa Kral , Dr Hanna Pruchnik, Mgr Paulina."

Podobne prezentacje


Reklamy Google