Взаємовідносини „хижак-жертва”
Хижацтво – це спосіб добування їжі. Екологічна група хижаки мають цілий ряд морфо-анатомічних пристосувань для нападу, умертвління та поїдання жертви. Взаємовідносини хижак-жертва найбільш доступна для спостереження і дослідження модель взаємовідносин. Знаходячись на вершині трофічного ланцюга, чисельність хижака знаходиться в певній залежності від чисельності жертви. Якщо прослідкувати криві росту чисельності хижака і його жертви, то помітним є зміщення вершини фаз максимальної чисельності хижака і його жертви.
Таке зміщення максимальних точок легко пояснити: зростання кількості жертви веде до збільшення кількості хижака, так як є основою його харчового раціону. Через деякий час кількість жертви зменшується, що в свою чергу веде за загибелі хижака у зв’язку з відсутністю достатньої кількості харчового ресурсу. Важливо відмітити, що роль хижака в даному випадку не треба переоцінювати, але і не відкидати. В окремих випадках чисельність популяції залежить від іншого типу взаємовідносин: „хазяїн-паразит”. Паразитизм специфічний тип взаємовідносин між організмами. Стратегія паразита спрямована на якомога довше використання свого хазяїна, але при надмірному зараженні особини паразитами знижуються імунні властивості організму і особина гине. Отже, паразит сприяє загибелі особини, але не є причиною смерті.
V. Коливання та регуляція чисельності популяції
Розміри популяції можуть зростати в результаті імміграції (додаються особини ззовні) або за рахунок розмноження особин. На коливання чисельності суттєвий вплив мають кліматичні умови, які ми з вами розглядали в попередньому розділі (факторіальна екологія – температура, вологість і т.д.). Нерідко лімітуючим фактором, як ми розуміємо, виступають вороги, їжа і т.п. Коливання чисельності проходить циклічно і їх можна назвати циклами. Але дослідження таких циклів вимагає довгого періоду часу і залежить від того коливання, популяції якого виду ми намагаємось встановити. Якщо врахувати період настання статевої зрілості, вагітність то ми побачимо, що у кожного виду вона різна. У маленької тваринки, такої як бурозубка, ці періоди будуть набагато коротшими від таких, як у копитних, слонів. Тобто, щоб прослідкувати цей процес, екологу необхідно володіти інформацією за той відрізок часу, за який проходить багаточисельна зміна генерацій (поколінь) і знати умови існування даної популяції. Набагато простіше цю інформацію можна здобути в лабораторних умовах, де в процесі постановки експерименту дослідник інколи штучно, а деколи і підсвідомо створює сприятливі умови існування (пацюк, дрозофіла і т.д.). Коливання чисельності графічно можна зобразити у вигляді синусоїди (мал.1), для побудови якої необхідно проводити дослідження протягом довгого періоду часу. Дана синусоїда буде складатись із фрагментів, що можуть відхилятись від ідеальної кривої. Важливим моментом є той факт, що коливний процес буде відбуватись навколо уявної лінії, яка і буде ідеальним графічним вираженням чисельності популяції. Також слід відмітити, що коливання чисельності особин популяції можливе в певних межах, тобто, існує поняття мінімальної чисельності популяції. Якщо чисельність особин сягає показників нижчих від мінімальної чисельності, то вона зникає.
Розміри популяції можуть бути непостійними в результаті зміни плодючості, смертності, а нерідко і того і другого. При вивченні розмірів популяцій і їх змін завжди намагаються встановити ключовий фактор – фактор, який відповідає за найбільшу частину змін, які відбуваються при зміні поколінь. Як правило, цей ключовий фактор впливає на смертність.
- Слід розуміти, що коливання розмірів популяції проходить не хаотично. Насправді є ряд факторів, які втримують стан популяції в певних межах. Цими факторами є ті фактори, які знижують чисельність і сприяють смертності і найкраще діють при збільшенні щільності. Такими факторами можуть бути недостатня кількість їжі, збільшення кількості ворогів тощо.
VI. Ріст чисельності популяції, криві росту та виживання
Якщо народжуваність у популяції буде перевищувати смертність, то дана популяція буде зростати. Яскравим прикладом такого явища є ріст народонаселення Землі. Було підраховано, що тільки за період ХХ ст. відбувся зріст народонаселення більш ніж удвічі. Тобто, внаслідок якісного стрибка людства, науково-технічного прогресу людство створило певні умови, які і призвели до такого різкого зросту.
Загальний хід зміни чисельності особин в популяції визначається рівнянням:
де N– чисельність особин в популяції, B– народжуваність, D– смертність, I – імміграція, Е – еміграція, t – час. Розміри популяції можуть зростати або за рахунок великої народжуваності, або за рахунок високої імміграції, або за рахунок поєднання обох цих факторів. Знижує розмір популяції смертність та еміграція особин за її межі.
Щоб ясно собі уявити закономірності росту популяції, доцільно розглянути модель росту популяції дріжджів, які потрапили на свіжу культурну речовину (мал.2).
В такому новому та сприятливому середовищі умови для росту популяції оптимальні і буде спостерігатись експоненціальний ріст популяції. Після попадання у свіже поживне середовище ріст буде йти поступово, досягаючи максимальної чисельності. Затримка росту популяції на початкових етапах пов’язана із адаптацією до нових умов середовища. Намальована нами крива – це експоненціальна або логарифмічна крива. В наступних етапах життєдіяльності популяції настає період, коли експоненціальний розвиток неможливий. Таке може відбуватись з різних причин зменшення ресурсів живлення, накопичення продуктів метаболізму тощо. Як наслідок – процес росту популяції поступово уповільнюється і крива росту набуває S-подібну форму.
Існує і інший тип росту чисельності популяції, коли експоненціальний ріст продовжується до раптового зменшення кількості організмів (мал.3).
Дане явище може відбуватись за рахунок різкого зменшення ресурсу, території тощо. Такий тип кривої росту дістав назву J-подібної кривої. Слід відмітити, що в обох випадках експоненціальний ріст відмічається на початкових етапах росту.
Отже, ми розглянули дві моделі росту популяції. Разом з тим, слід відмітити, що побудова таких кривих можлива тільки за умови більш менш стабільного існування екосистеми. Тобто, там, де чинники системи не діють як лімітуючі на ріст популяції. Змальовані нами моделі в чистому вигляді, як правило, в природі не існують. Якщо з деякими схожостями ми можемо зустрітись в природі при розселенні і освоєнні видом нових територій, що наглядно можна проілюструвати розселенням горлиці кільчастої в Центральній Європі, то на територіях, де види інтродуценти вже ввійшли до складу екосистем, такого спостерігатись не буде. Разом з тим, дані моделі дають нам змогу розуміти закономірності росту чисельності популяцій, прогнозувати поведінку виду в нових умовах, управляти і корегувати чисельність „корисних” і „шкідливих” видів.
Одним із основних факторів, які впливають на розміри популяції, є процент особин, які гинуть до досягнення ними статевої зрілості. Для того щоб чисельність популяції залишалась сталою, в середньому тільки два потомки кожної пари повинні доживати до репродуктивного віку. Щоб отримати криву виживання, нам необхідно почати з певної популяції новонароджених особин і потім відмічати кількість особин, що вижили в залежності від часу.
Будуючи криві виживання для окремих видів, ми можемо визначати смертність для особин різного віку і, таким чином, вияснити, в якому віці даний вид найбільш вразливий. Якщо ми встановимо причини смерті, можемо зрозуміти як регулюється величина популяції.
Криву виживання можна отримати, якщо розпочати з певної популяції новонароджених особин і на майбутнє відмічати число або відсоток особин, які залишаються жити в залежності від часу. Більшість тварин та рослин старіють, яке в першу чергу проявляється у зменшенні кількості особин після досягнення репродуктивного періоду (мал.4). Причинами цього явища є велика кількість факторів, але, як правило, в пост-репродуктивний період організм поступово втрачає свою захисну здатність. Крива А– характерна для видів, де смертність є більш менш сталою одиницею у всі періоди розвитку. Для більшості безхребетних є типовою така крива. Щось подібне було отримано для „популяції” чашок в кафетерії.
Крива Б – характерна для популяцій організмів з високими показниками смертності в ранній до-репродуктивний період. Така крива характерна для муфлонів, гірських кіз. КриваВ – близька до ідеальної кривої, так як бачимо, о смертність довгий період часу уступає віку, а старіння є головним фактором смертності. Прикладом може бути популяція людей на нашій планеті. Велика кількість людей помирає внаслідок старіння, але середній вік не перевищує 75 років. Невелике відхилення на початкових фазах пов’язано із дитячою (до-репродуктивною) смертністю.
- Завершуючи розгляд питань динаміки чисельності популяції, слід відмітити, що процес коливання чисельності неперервний і може змінюватись в часі, як наслідок адаптаційних змін. Зникнення цього явища можливе тільки у зв’язку із зникненням виду. Питання динаміки популяцій є основою для розуміння більш широких питань, таких як динаміка угруповання, екосистеми, біосфери в цілому.
RРезюме
- Популяція є цеглиною, з якої і починається власне екологія організмів будь-якої екосистеми, є першою надорганізмовою біологічною системою.
- Виділення структурних елементів популяції дає змогу проводити більш ефективний аналіз стану популяції того чи іншого виду.
- Розрізняють три основних типи розподілу особин у популяції: рівномірне, випадкове, групове нерівномірне.
- Динаміку чисельності популяції і механізми її визначення важливо знати для того, щоб керувати розвитком популяції, особливо корисних або шкідливих для людей.
- Розуміння законів життя популяцій досить важливе для екології. Популяції – це саморегулювальні біосистеми з певними межами саморегуляції та стійкості. Всі живі організми в природі існують лише у формі популяцій. Популяційна екологія має широке прикладне значення.
RПитання для роздумів, самоперевірки, повторення
1. Які типи розподілу особин у популяції Ви знаєте (наведіть приклади)?
2. Що таке парцели, чим вони характеризуються?
3. Що таке етологія?
4. Якими критеріями визначається екологічна ємність середовища?
5. Від чого залежить вертикальна структура популяції?
6. Які типи розміщення популяцій у середовищі Ви знаєте?
Тема 2.
«Радіоекологія»
Thorn;План викладу і засвоєння матеріалу
1.Що таке радіація.
2.Радіоактивність
3.Групи радіонуклідів за токсичністю
4 Біологічна дія різних видів радіації. Закон Бергоньє-Трибонто.
þСуттєво:
Після вивчення матеріалу ви повинні:
Знати:
- визначення та сформулювати завдання радіоекології;
- проблеми радіоекології та шляхи їх вирішення.
Вміти:
- пояснити завдання радіоекології;
- сформулювати основні екологічні причини радіоактивного забруднення та шляхи їх подолання.
Ключові екологічні поняття та терміни:
- радіоекологія;
- випромінювання.
Література:
1. Запольський А.К., Салюк А.П. "Основи екології", Київ. "Вища школа", 2001 р. ст..306 -309
І. Суть і зміст радіації
Радіація (radiation) – це іонізуюче випромінювання (електронів, позитронів, мезонів, нейтронів, ядер елементів, електромагнітних коливань), взаємодія якого з середовищем приводить до утворення іонів різних знаків.
Радіація є скрізь. Вона надходить з космосу, з природних земних речовин, утворюється при горінні та вугільно-топливному циклі. Наземні джерела радіації забезпечують приблизно 5/6 дози природного опромінення населення, а космічні – менше 1/6 дози.
Радіація була, є і буде завжди і скрізь. Радіоактивні елементи входять до складу Землі з початку її існування і продовжують бути присутніми дотепер.
Радіація представлена корпускулярними частинками (альфа, бета, нейтронна) та електромагнітними хвилями (гама, рентгенівське), енергія яких має іонізуючу дію. Оптичні і радіохвилі теж відносяться до електромагнітних випромінювань, але не здійснюють іонізації, оскільки мають низьку енергію.
Електромагнітні іонізуючі випромінювання – це рентгенівське і γ-випромінювання радіонуклідів. До корпускулярного випромінювання відносять електрони, позитрони, ядра атомів водню (протони), дейтерію (дейтрони), гелію, π-мезони, нейтрони.
Джерелами радіації є наступні: космічна, земне. Земну радіацію можна ділити на природну і штучну. Земні джерела радіації розрізняють на закриті і відкриті.
Термін “радіація” введений у науку П’єром Кюрі і Марією Складовською-Кюрі (1898) і застосовується не тільки до іонізуючого14 випромінювання, але і цілого ряду інших фізичних явищ, наприклад, сонячна радіація, теплова радіація тощо.
Класифікацію іонізуючої радіації можна здійснювати наступним чином:
- Корпускулярна (має масу спокою);
- Електромагнітні хвилі (фотонна).
У свою чергу корпускулярна радіація поділяється так: альфа-випромінування, бета випромінювання, потік частинок (протонів, нейтронів тощо), а фотонна – гамата-, рентгенівське та ультрафіолетове випромінювання.
Радіація характеризується своєю іонізуючою і проникливою здатністю.
Іонізуюча здатність – це кількість пар іонів, що утворюються частинкою в одиниці об’єму, маси середовища або на одиницю довжини шляху.
Проникаюча здатність радіації визначається довжиною пробігу частинки в речовині до її повного зникнення.
Одиниці, що використовуються для вимірювання іонізуючого випромінювання наступні:
у системі CІ несистемні
- активність - Бк (бекерель) Кі (кюрі)
- поглинута доза - Гр. (грей) Рад (рад)
- еквівалентна доза - Зв (зіверт) Бер (бер)
- експозиційна доза - Кл/кг (кулон на кг Р (рентген)
- ефективна еквівалентна доза – Зв (зіверт) Бер.
Співвідношення між величинами одиниць радіації наступне:
1 Бк = 1 розпад/сек = 2,7 х 10 –11;
1Кі = 3,7 х 1010 Бк;
1 Гр = 100 рад = 1 Дж/кг;
1 рад = 10–2 Гр = 100 Ерг/г;
1 рад = 1,14 Р;
1 Зв = 100 Бер = 1 Гр;
1 Зв = 1 Гр;
1 Бер = 10–2Зв = 10–2 Гр (Бер біологічний еквівалент рентгену);
1 Р = 2,5 * 10–4 Кл/кг (кулон на кілограм).
Радіація може бути природною і штучною, створеною людиною. Іонізуюче випромінювання може бути електромагнітним, корпускулярним, що при взаємодії з речовиною безпосередньо чи опосередковано викликає збудження й іонізацію атомів і молекул. Радіація утворюється при курінні, телевізійною і компютерною технікою, діагностичною рентгенапаратурою.
Утворюється радіація при пожежах, вулканічних процесах тощо.
Радіація – це не щось нове, створене людиною, вона існувала, існує і буде існувати вічно.
Радіація існувала задовго до зародження життя, вона мала місце в космосі до виникнення Землі. Радіацію не можна побачити, почути, осягати, понюхати (органи чуття не реагують на іонізуюче опромінення), зважити, але можна визначити її дози спеціальними дозиметричними приладами. Радіація володіє кумулятивним ефектом, тобто малі дози опромінювання можуть накопичуватися і підсумовуватися. Радіація має не тільки пряму дію на організм, який опромінюється, а і опосередковану на потомство (генетичний ефект). Різні організми мають різну чутливість до радіації.
Радіація – це явище, що відбувається в радіоактивних елементах, ядерних реакторах, при ядерних вибухах, що супроводжується виділенням частинок і різних випромінювань, які по різному впливають на живі системи і їх угрупування. Іонізуюче випромінювання є один із проявів фізико-хімічних процесів цього явища. А проникаюча радіація – це фактор ураження органічних субмолекул, клітин, тканин, органів, організму, що супроводжуються їх руйнуванням, опіками, утворенням токсичних речовин, ушкодженням імунної системи, зниженням резистентності тощо.
Радіація – це випромінювання, що прямо чи опосередковано здатне іонізувати середовище. Радіація може бути простою – це окремо взяті альфа-, бета-частинки, гама-хвилі тощо; і змішаною – всі форми іонізуючого випромінювання разом взяті.
На планеті в різних місцях, у різні сезони року різний рівень радіації. Природний радіаційний фон формується космічним випромінюванням, а також іонізуючим випромінюванням від природних радіонуклідів, що знаходяться в землі, воді, повітрі. Концентрація природніх радіонуклідів у природі варірює у широких межах. Середня потужність поглинутої дози у повітрі на висоті 1 м над поверхністю землі становить 4,5 мкрад/год, в приміщеннях – приблизно 5,3 мкрад/год, тоді як, наприклад, у місті Гуарапарі (Бразилія) до 200 мкрад/год, у штаті Керала (Індія) до 130 мкрад/год. Природний радіаційний фон є одним з екологічних факторів для всіх живих систем планети.
Питання про роль природного радіаційного фону для рослинного і тваринного світу повністю не з’ясовано. Існує думка, жіві системи планети протягом еволюції адаптувались до порівняно невисоких доз опромінення, навіть публікувались роботи, в яких робились спроби обґрунтувати позитивну дію радіації на життєдіяльність живих систем. Разом з тим з’являється все більше матеріалів, де вказується на те, що природний радіаційний фон є (або може бути) причиною спонтанної появи пухлин різної природи, ураження хромосом і появи шкідливих мутацій.
Радіація здатна вбивати (діючи на організм фізично, хімічно, біологічно і в комплексі, прямо і опосередковано), руйнувати, лікувати, бути джерелом енергії тощо.
Радіація руйнує всі форми життя, за умови, коли вона досягає певної дози. Пряма дія радіації в кожній формі не супроводжується відчуттям болю. Від незначної дози радіації організм захищає імунна система. Дози радіації можна поділити на допорогові – це таки дози, за дії яких організм здатний захиститися; порогові (або крайньо допустимі) і надпорогові, за умови дії яких організм уражає променева хвороба або він гине. Хоча неможна вважати, що малі дози радіації нешкідливі, оскільки і вони здатні впливати по різному, зокрема на спадковість і мінливість організму.
Радіаційні норми доз поділяються на міжнародні, націонльні, регіональні.
Радіація впливає на генетичну, імунну системи, на кров і мієлопоез, на травлення. ЇЇ вплив може бути прямим і не прямим.
Радіація використовується у промисловості, енергетиці, сільському господарстві (спрямований штучний мутагенез), медицині (діагностика, лікування), науці, військовій справі (за даними Скгольмського міжнародного інституту проблем миру станом на січень 2009 року вісім країн нашої планети мали більше 23300 одиниць ядерної зброї), геології (пошуки корисних копалин), геохронології (при визначенні віку гір), астрономії (рентгенівська астрономія), реннтгенодефектоскопії, рентгеноструктурному аналізі тощо.
Радіація – найбільш гостра проблема сучасності. ЇЇ не можна обмежити кордонами; її тяжко обмежити часом (до повного розпаду радіоактивних речовин потрібно від секунд до декількох мільйонів років, тому термін її шкідливої дії може тривати десятки тисяч років); вона не шанує рангів, оскільки вражає як королів, імператорів, генералів, так і пастухів, солдатів та інший простий люд. Радіація фізично і хімічно здатна знищити середовище органічного життя на нашій планеті.
Радіація є продуктом радіоактивності. Ррадіоактивність – процес самовільного перетворення ізотопів одного хімічного елемента в інший, що супроводжується випромінюванням елементарних частинок, або електромагнітних хвиль, що призводить до зміни атомного номера або зміни масового числа. Зміна атомного номера призводить до перебудови одного хімічного елемента в іншій; при зміні тільки масового числа відбувається перебудова ізотопів данного елементу.
ІІ. Радіоактивність.
Іонізуюче випромінювання (радіоактивність) об’єднує різноманітні види випромінювання за своєю природою, але всі вони подібні тим, що несуть високу енергію, іонізуютчу дію та вражають біологічні об’єкти.
Радіоактивність (радіо – випомінюю + активність – дію) – явище спонтанного перетворення атомного ядра ізотопу одного хімічного елементу в ядро ізотопу того ж або іншого елементу і супроводжується іонізуючим випромінюванням. Радіоактивність ядер ізотопів існує в природі – це природня радіоактивність. ЇЇ відкрив у 1896 році А. Беккерель. Радіоактивність ядер ізотопів, одержаних у результаті ядерних реакцій – це штучна радіоактивність. ЇЇ відкрили у 1934 році Ф.Жоліо-Кюрі та І. Жоліо-Кюрі. Характерним прикладом радіоактивного перетворення є ланцюгова реакція перетворення урану 238 у стабільний нуклід свинцю 206: Уран 238 – Терій 234 – Протактиній 234 – Уран 234 – Свинець 206. На кожному етапі такого перетворення виділяється енергія.
Радіоактивність – це всякі іонізуючі випромінювання, взаємодія яких зі зовнішнім середовищем викликає іонізацію з утворенням електричних зарядів різних знаків. Радіоактивність є кількісною характеристикою іонізуючого випромінювання. Якісною характеристикою іонізуючого випромінювання є вид і енергія випромінювання, проникаюча здатність, період напіврозпаду. Розрізняють корпускулярне і фотоне іонізуюче випромінювання. У першому випадку перетворенні атомів виділяються часточки – альфа, бета, нейтрони, протони тощо. Альфа-розпад властивий для радіоактивних елементів з великим порядковим номером (уран, радій, плутоній). Бера-розпад існує в двох різновидностях – елементарний і позитроний при фотоному (потік електромагнітних хвиль, що випускаються окремими порціями - квантами) випромінюванні утворюється квант енергії – рентгенівські або гама- випромінювання. Гама-промені поширюються зі швидкістю світла, вони не несуть електричного заряду, але здатні вибивати електрони з атомів любих хімічних елементів (фотоелектрична дія).
Іонізація та збудження атомів, що виникає при ній, є пусковим механізмом процесів, які призводять до променевого ураження біологічних структур – молекул, клітин, тканин, органів, систем органів, організму, угрупувань організмів, екосистем, біосфери, вносячи в них якби біологічний беспорядок.
Процес спонтанного перетворення ядер ізотопів називається радіоактивним розпадом. Цей процес супроводжується випромінюванням ядрами інших ядер, альфа- , бета- корпускулярних частинок та гама-променів (електромагнітні хвилі). Ці процеси обумовлені сильними взаємодіями різних форм розпаду.
Основний закон радіоактивного розпаду виражається формулою:
N = N0 exp (-λt),
де
N0 – кількість ядер в об’ємі речовини на початку моменту часу,
N – кількість ядер на момент часу t,
λ - постійна розпаду, що має зміст вірогідності розпаду ядра за 1 секунду.
Радіоактивний розпад характеризується середнім часом життя радіоактивного ізотопу τ = 1/λ і періодом напіврозпаду, що виражається формулою T1/2 = τ ln2.
Умовно до радіоактивного відносять розпад зτ › 10–12 секунди.
За міжнародною системою одиниць одиницею радіоактивності є беккерель (Бк) – це одиниця активності нукліда, рівна одному радіоактивному розпаду за секунду. Одиниця Бк пов’язана з позасистемною одиницею радіоактивності кюрі співвідношенням 1 Кu = 3,7 · 1010 Бк.
Радіація може бути безпосередньою, тобто прямою або непрямою. Пряма радіація – це заряджені частки з кінетичною енергією, достатньою для іонізації при зіткненні з атомами речовини. Пряма радіація - це потоки електронів, позитронів, важких заряджених часток (протони, дейтрони, ядра інших атомів, заряджених мезонів і гіперонів).
Непряма радіація складається з фотонів і незаряджених часток, утворених прямою радіацією. До непрямої радіації відноситься електромагнітне (фотонне) випромінювання, зокрема рентгенівське, гама-промені, потоки нейтронів і незаряджених мезонів і геперонів.
Активнисть іонізуючого випромінювання вимірюють в Беккерелях (Бк).
Джерелами радіації є природні і штучні радіоактивні речовини, космічний простір, ядерні реактори, рентгенівські трубки, різноманітні прискорювачі заряджених часток – бетатрони, циклотрони, лінійні прискорювачі, синхротрони, мікротрони. Природне радіоактивне випромінювання створюють понад 60 радіонуклідів, наявних у біосфері Землі.
Природній радіаційний фрн на 30% представлений космічною радіацією і на 70% - земними джерелами.
Джерела радіації поділяють на закриті і відкриті. Закриті джерела іонізуючого випромінювання (ДІВ) – це ті, що виключають надходження радіоактивних речовин до зовнішнього середовища та їх інкорпорацію до організму. До них відносяться гама-опромінювачі, рентгенівські апарати, інші пристрої з використанням бета- і гама-випромінювання. Ці джерела можуть викликати тільки зовнішнє опромінення, тому розробляються заходи захисту з врахуванням цього. Закрите ДІВ – радіоактивна речовина знаходиться у твердій захисній оболонці з неактивного матеріалу чи інкапсульована у тверду неактивну захисну оболонку - досить міцну, щоб запобігти будь-якому розповсюдженню речовини за нормальних умов експлуатації та зносу протягом установленого терміну служби, а також в умовах непередбачених неполадок.
Поняття "закрите джерело" містить як радіоактивну речовину, так і оболонку чи капсулу, за винятком таких випадків:
а) капсула й оболонка призначені тільки для збереження, транспортування і поховання РР;
б) радіоактивна речовина в ядерному реакторі або ядерний тепловиділяючий елемент (твел).
До них належать γ-опромінювачі різноманітного призначення, джерела α- і β-випромінення та інші, що виготовлені у вигляді дисків, сплавів, стрижнів, сталевих ампул, а також рентгенівські апарати. Вони можуть викликати тільки зовнішнє опромінення, тому всі захисні заходи розробляються з урахуванням цієї обставини.
Закриті ДІВ за характером впливу можна поділити на дві групи:
1) джерела випромінення безперервної дії;
2) джерела, що генерують випромінення періодично.
До першої групи належать γ-установки різного призначення, нейтронні, β- і γ-випромінювачі. До другої - рентгенівські апарати і прискорювачі заряджених частинок енергій, що перевищують 10 Мев.
Використання радіонуклідних джерел закритого типу і пристроїв, що генерують ІВ, дозволяється лише в умовах, передбачених Державними стандартами України (ДСТУ) і технічною документацією на джерела, погодженою з МОЗ.
Відкриті джерела іонізуючого випромінювання – це ті, що можуть потрапити до оточуючого середовища і бути інкорпорованими до організму рослин, тварин, людини. Це ізотопи, які використовуються у вигляді газів, аерозолей, рідин, розчинів, порошків. Це високовольтні джерела постійного струму, поклади радіоактивних порід, теплові електростанції тобто все, що не підпадає від визначення “закриті ДІВ”. При цьому можливе не лише зовнішнє, але й додаткове внутрішнє опромінення персоналу.
До джерел надходження радіонуклідів у навколишнє середовище належать виробництва, що використовують зразки проб чи реактиви, котрі містять РР в концентраціях, що дають змогу віднести їх до твердих або рідких радіоактивних відходів (РАВ), а також лабораторії, які проводять радіологічний моніторинг навколишнього середовища.
Принципи захисту від відкритого зовнішнього опромінення можна вивести з таких основних закономірностей розподілу іонізуючого випромінювання і характеру їх взаємодії з речовиною:
- доза зовнішнього опромінення пропорційна інтенсивності та часу впливу випромінення;
- інтенсивність випромінення від джерела прямо пропорційна кількості квантів або частинок, що виникають у ньому за одиницю часу і обернено пропорційна квадрату відстані;
- проходячи через речовину, випромінення поглинаються нею і їх пробіг залежить від густини цієї речовини.
При роботі з відкритими джерелами має передбачатися комплекс заходів безпеки, спрямованих на запобігання забруднення повітря робочої зони, поверхонь у виробничих приміщеннях і розташованого в них устаткування, шкірних покривів і спецодягу персоналу, а також об'єктів навколишнього середовища при експлуатаційному і ремонтному режимах роботи, при виведенні з експлуатації і при ліквідації наслідків радіаційної аварії.
Природній радіаційний фон – це фон, що створюється космічним випромінюванням, природними і штучними радіоактивними речовинами та джерелами іонізуючого випромінювання.
Космічна радіація вічна, вона в умовах Землі є скрізь. Хоча на Північному і Південому полюсах планети її більше, ніж в екваторіальній зоні. Це значною мірою обумовлено наявністю магнітного поля планети, силові лінії якого виходять і входять на полюсах.
У різних регіонах планети Земля радіаційний фон різний. Він збільшується у регіонах, де є родовища уранових руд, радіоактивних сланців тощо.
В Україні до зон підвищеної радіоактивності належать Жовті води, Миронівка, Хмельник, Кіровоградська область тощо.
Чим вище над рівнем моря, тим інтенсивнішою є радіація, оскільки повітря значною мірою захищає Землю від космічної радіації. Наприклад, доза опромінення протягом року на рівні моря становить 0,3 мЗв, на висоті 4000 м над рівнем моря – 1,7 мЗв, а на висоті 12 км вона зростає у 25 разів. Тому опромінення при польотах залежить від висоти і тривалості польоту. Так, при польоті з Москви до Хабаровська екіпаж одержує опромінення 4—50 мЗв.
Космічне випромінювання за своїм походженням поділяють на первинне і вторине. Первинне складається з частинок легких елементів – водню, гелію, літію, берилію, бору та інших. Ці частинки енергії утворюються в надрах Галактики та Сонця. Вторинне космічне випромінювання - це енергія, утворена в результаті взаємодії первинних космічних часток з атмосферою Землі. Воно складається з електронів, протонів, мезонів, фотонів тощо.
У космічному випромірюванні на рівні поверхні моря виділяють м’які й жорсткі компоненти. М’які компоненти поглинаються шаром свинцю завтовшки 8…10 см. Жорсткі компоненти проникають через шар свинцю завтовшки 1 м.
Біологічний ефект радіації може бути дуже значним при загальному несуттєвому рівні перенесення енергії. Так, летальної дози гама- чи рентгенівських променів для людини, якщо її перетворити на теплову енергію не вистачить навіть на те, щоб закип’ятити склянку води. У той же час тварини здатні переносити значно більші дози інфрачервоного опромінювання. Отже, іонізуюче опромінення обумовлює якісно інші зміни в організмі. Іони, що утворюються під дією радіації, мають велику хімічну активність і можуть породити ланцюг подій – мутації, променеві хвороби, смерть.
Як природні, так і штучні іонізуючі випромінюваннч можуть бути електромагнітними (фотонними або квантовими) і корпускулярними. Електромагнітне (фотонне) випромінювання – це гама- та рентгенівське випромінювання. Корпускулярне випромінювання – це альфв- , бета- випромінювання та потік частинок (нейтронів, протонів).
Вплив радіації на різні рівні організмів обумовлений її здатністю проникати в середину опромінюваного об’єкту і ефективно взаємодіяти з його структурами, оскільки, енергія квантів і частинок значно переважає енергію внутрішньомолекулярних зв’язків. За своїми властивостями корпускулярне випромінювання не несе значної небезпеки доти, поки радіоактивні ізотопи, що їх випромінюють, не проникають до організму з водою, повітрям, їжею. До організму вони потрапляють через системи органів травлення, дихання та через шкіру. Перетворившись в інкорпоровані джерела радіації вони стаютьнадзвичайно небезпечними. Поведінка інкорпорованої радіації залежить від її хімічної природи і властивостей.