Бесплатно скачать, заказать диплом, курсовую, диссертацию Радиоэкологические исследования уровней облучения жителей Уральского региона методом ЭПР дозиметрии

У нас уже 176407 рефератов, курсовых и дипломных работ

Сделать закладку на сайт

Заказать диплом, курсовую, диссертацию

Быстрый переход к готовым работам

Мнение посетителей:

Книга жалоб
и предложений

Название	Радиоэкологические исследования уровней облучения жителей Уральского региона методом ЭПР дозиметрии

Количество страниц	145

ВУЗ	МГИУ

Год сдачи	2010

Бесплатно Скачать	24607.doc

Содержание	Содержание Оглавление Введение 5 1. ЭПР дозиметрия в исследованиях различных радиаиионных ситуаций 11 1.1. Описание исследуемых радиационных ситуаций. 12 1.1.1. Описание радиационного инцидента на р.Теча. 12 1.1.2. Радиационная ситуация в Тоцком регионе. 15 1.2. История развития ЭПР дозиметрии. 17 1.3. Зуб как ЭПР-дозиметрическая система. 18 1.3.1. Эмаль 20 1.3.2. Дентин 22 1.3.3. Цемент 24 1.3.4. Пульпа 24 1.3.5. Характеристика зубных тканей как объектов ЭПР дозиметрии 24 1.4. Методики ЭПР дозиметрии зубных тканей. 27 1.4.1. Методики, используемые в ЭПР дозиметрии для приготовления образцов кальцинированных тканей. 28 1.4.2. Методики ЭПР измерений. 33 1.4.3. Методики, используемые в ЭПР дозиметрии при оценке интенсивности радиационно-индуцированного сигнала. 34 1.4.4. Методики, используемые в ЭПР дозиметрии для калибровки дозы. 36 1.5. ЭПР дозиметрические исследования Уральского региона 37 1.6. Структура фонового сигнала 39 1.6.1. Составляющие сигнала 39 1.6.2. Популяционные различия чувствительности эмали к радиационному воздействию 40 1.6.3. Влияние качества зубной эмали на спектр ЭПР 41 1.7. Актуальные проблемы ЭПР дозиметрии зубных тканей. 42 Заключение к литературному обзору 44 2. Материалы и методы 45 2.1. ЭПР спектрометры и параметры записи спектров 46 2.1.1. Аппаратура, используемая в ИФМ 46 2.1.2. Аппаратура, используемая в ГСФ 47 2.1.3. Приготовление образцов 47 2.1.4. Анализ спектра 49 2.1.5. Калибровка образцов 50 2.2. Использованные в исследованиях образцы. 51 3. Оценка возможностей и ограничений метода ЭПР дозиметрии для целей радиоэкологического исследования 56 3.1. Оценка систематического сдвига процедуры ЭПР дозиметрии. 56 3.2. Сравнение результатов ЭПР-измерений, проведенных в двух различных лабораториях. 58 3.2.1. Описание паразитных сигналов спектров ЭПР зубной эмали 61 3.2.2. Сравнение качества приготовления образцов в GSF и ИФМ и разработка критерия сепарации спектров. 64 3.2.3. Критерий оценки качества спектра 67 3.2.4. Вариация индивидуальной чувствительности эмали к облучению 70 3.2.5. Факторы неопределенности ЭПР измерений в диапазоне низких доз 71 3.3. Усовершенствования процедуры обработки спектров 82 3.3.1. Усовершенствование процедуры деконволюции спектров 83 3.3.2. Оценка неопределенности новой процедуры обработки спектров 89 Заключение к третьей главе 96 4. Оценка фонового сигнала для населения Уральского региона 97 4.1. Сельское население Челябинской области. 100 4.1.1. Оценка фоновой дозы для первых моляров 100 4.1.2. Оценка средней фоновой дозы вторых премоляров 104 4.2. Городское население Свердловской области. 107 4.3. Городское население Челябинской области. 110 4.4. Сравнение фоновых доз зубов различных позиций. 111 4.5. Сравнение фоновых доз для различных территорий Урала. 112 4.6. Сравнение с фоновыми дозами других территорий России. 116 Заключение к четвертой главе 116 5. Реконструкция доз внешнего облучения для жителей прибрежных регионов р.Теча 117 5.1. Возрастная зависимость накопленных доз в эмали зубов жителей прибрежной территории р.Теча. 119 5.2. Влияние наличия стронция-90 в эмали на стратегию дальнейших исследований. 121 5.3. Реконструкция доз внешнего облучения жителей прибрежных территорий реки Теча. 123 Заключение к пятой главе 125 6. Реконструкция доз внешнего облучения для жителей Тонкого региона 127 Заключение к шестой главе 131 Выводы 132 Литература 134 Приложения 145 Введение Введение Расширение области применения радиоактивных материалов во многих сферах деятельности человека (промышленной, научной, военной) включает в себя потенциальный риск возникновения ситуаций, при которых возможны случаи радиационных поражений биоты и облучения человека. Поэтому исследования последствий радиоактивного загрязнения окружающей среды является одной из наиболее актуальных проблем современной экологии. Исследования влияния техногенных загрязнений, в том числе радиационных, на организм животных и человека составляют научную основу современного подхода как к проблемам определения последствий антропогенного воздействия на окружающую среду, так и к проблемам ее охраны. Среди наиболее актуальных экологических проблем при изучении последствий радиационных аварий особо выделяют анализ отдаленных экологических последствий загрязнения экосистем радионуклидами и хронического воздействия малых доз. Стремительное развитие дозиметрии методом Электронного Парамагнитного Резонанса (ЭПР) за последние 20 лет позволило использовать ЭПР спектрометрию не только в качестве метода индивидуальной оценки доз, но и дало в руки исследователей инструмент для популяционных ретроспективных исследований. Метод основан на измерении концентрации стабильных свободных радикалов, образующихся под воздействием ионизирующего излучения, в зубных тканях. Метод ЭПР является одним из немногих методов, позволяющих оценить поглощенную человеком дозу радиации, накопленную за время жизни донора до момента экстракции зуба. Доза, накапливаемая в эмали зубов, помимо возможного вклада облучения вследствие радиационных инцидентов, обязательно содержит так называемую фоновую компоненту. Радиационный фон варьирует в зависимости от географического положения исследуемой популяции. Кроме того, в фоновую компоненту дозы, помимо естественного облучения входит и влияние глобальных выпадений, которые так же распределены географически с некоторой долей неравномерности. Таким образом, оценка антропогенного фактора формирования дозы не возможна без популяционных исследований радиационного фона. На Урале произошло три крупных радиационных аварии, связанных с производственной деятельностью ПО "Маяк". В результате радиационно загрязнены пойма реки Те-ча и обширные территории Челябинской, Свердловской, Курганской и Тюменской областей. Состояние окружающей среды в этих районах изучалось на протяжении 40 лет. Дозовая нагрузка на организм определяется прежде всего характером загрязнения окружающей среды. Для Уральского региона характерен комбинированный характер облучения: внешнее - когда источник находится вне организма (гамма- и рентгеновское воздействие), и внутреннее - от инкорпорированных в тканях организмов радионуклидов. Среди прочих радионуклидов особую опасность представляет долгоживущий бета-излучатель 90Sr. Он является метаболическим аналогом кальция и встраивается в костные структуры. Предварительные ЭПР исследования для этих групп населений показали перспективность применения ЭПР дозиметрии в Уральском регионе и возможность получения уникальной информации о распределении внешних дозовых нагрузок в исследуемой популяции. Иная ситуация сложилась в Тоцком регионе, где в результате испытания ядерного оружия так же произошло загрязнение окружающей среды и облучение населения. Исследования окружающей среды и человека в Тоцком регионе долгое время практически не проводились. Однако, последние исследования показали, что в Тоцком (как и в Уральском) регионе, и у млекопитающих, и у человека обнаруживаются разнообразные радиобиологические эффекты. Радионуклидный состав выпадений в результате испытания атомного оружия на Тоцком полигоне не известен, а, следовательно, не ясно, имело ли место хроническое комбинированное или однократное внешнее облучение жителей региона. Таким образом, изучение радиоэкологической ситуации вокруг Тоцкого ядерного полигона требует предварительного исследования применимости метода ЭПР в данной радиационной ситуации. Актуальность ЭПР дозиметрических исследований обусловлена необходимостью получения достоверных дозиметрических оценок, необходимых для анализа эффектов, индуцированных радиацией. Целью данной работы было популяционное исследование распределения радиационных доз для различных групп населения Уральского региона и проверка возможности проведения аналогичного исследования в Тоцком регионе. Задачи исследования: 1. Оценка возможностей метода ЭПР дозиметрии с использованием конкретной экспериментальной базы: определение систематического сдвига, оценка ошибки метода, определение главных причин возникновения неопределенности и принятие мер для ее уменьшения. 2. Оценка фоновых доз для сельского населения и населения различных городов Уральского региона; f 3. Оценка техногенных доз жителей прибрежных территорий р. Теча 4. Предварительное исследование доз облучения жителей Тоцкого региона. Основные положения, выносимые на защиту; 1. Существующая на сегодняшний день методика ЭПР дозиметрии имеет предел индивидуализации оценки доз, равный 400мГр; дополнительным лимитирующим фактором для населения Уральского региона является наличие примесей в зубной эмали, искажающих форму ЭПР спектра; для когорты населения прибрежной территории р.Теча лимитирующим фактором также является совпадение времени поступления радиоактивных изотопов стронция в организм с периодом формирования зубных тканей; 2. Характер распределений фоновых доз городского населения и сельского населения различен; ширина распределения фоновых доз и процент высоких доз для городского населения больше, чем для доз сельского населения; ф 3. Существует тенденция уменьшения доз облучения жителей прибрежной территории р. Теча с расстоянием от источника сбросов; для верхнего течения средняя доза составляет в среднем 550 мГр, для нижнего - 200 мГр. 4. Метод ЭПР дозиметрии применим для проведения радиоэкологических исследований в районе Тоцкого полигона. Научная новизна. 1. Впервые определены условия, ограничивающие применимость метода ЭПР; 2. Впервые была описана индивидуальная вариация чувствительности к облучению эмали жителей Уральского региона; 8 3. Впервые методом ЭПР были экспериментально оценены уровни фоновых доз для городского и сельского населения Уральского региона; f 4. Впервые была выделена возрастная группа лиц, проживающих в районе р.Теча, для которых внутренняя компонента дозы за счет инкорпорированного в эмали изотопа стронция много выше внешней компоненты дозы; 5. Впервые были оценены среднегрупповые дозы внешнего облучения жителей р.Теча, проживающих на различном удалении от источника сбросов; 6. Впервые были оценены дозы внешнего облучения для жителей Тоцкого ре-гиона. Практическое значение работы. Результаты реконструкции индивидуальных доз облучения для населения прибрежных территорий р.Теча будут использованы для уточнения коэффициентов риска отдаленных медицинских последствий в условиях хронического радиационного воздействия и принятия решений о мерах социальной и медицинской защиты людей, облучив-9 шихся в результате деятельности ПО "Маяк". Апробация работы. Результаты диссертационной работы докладывались на межрегиональной конференции «Проблемы отдаленных эколого-генетических последствий радиационных инцидентов: Тоцкий ядерный взрыв» (Екатеринбург, 2000), I региональной конференции «Адаптация биологических систем к естественным и экстремальным факторам среды» (Челябинск, 2001), и IX Международном экологическом симпозиуме «Урал атомный, Урал промышленный» (Екатеринбург, 2001), XI Международном экологическом симпозиуме «Урал атомный, Урал промышленный» (Екатеринбург, 2005). Публикации. По теме диссертационной работы имеется 20 публикаций в отечественных и меж-Р дународных научных изданиях. Объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, выводов и списка использованной литературы, изложенных на 144 страницах машинописного текста, содержит 42 рисунка, 13 таблиц, список цитированной литературы содержит 107 источников, из них 24 на русском и 83 на английском языках. 10 1. ЭПР дозиметрия в исследованиях различных ф радиационных ситуаций Проблема ретроспективного восстановления доз очень важна для анализа радиационных эффектов. Метод электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) является уникальным и на сегодняшний день практически единственным методом индивидуальной ретроспективной дозиметрии для определения индивидуальных доз. После нескольких международных интеркалибровок [106, 107] метод ЭПР признан достаточно точным в широком диапазоне доз. Сегодня множество исследовательских групп в мире используют ЭПР-спектрометрию в дозиметрических исследованиях для восстановления индивидуальных накопленных доз работников предприятий атомной промышленности и населения, облучившегося в различных радиационных ситуациях [33, 106, 107]. Наиболее частым объектом ЭПР исследований являются зубные ткани. В некото-• рых случаях, зубные ткани, используемые для ЭПР дозиметрии, были подвержены как внешнему, так и внутреннему облучению. Примером такого комбинированного облучения зубных тканей является ситуация на реке Теча, где для населения характерно как внешнее, так и внутреннее облучение [28]. Доза внутреннего облучения зубных тканей сформирована, главным образом, инкорпорированным в зубе 90Sr+90Y. Эта дозовая компонента не отражает реального облучения таких органов, как, например, красный костный мозг. Инкорпорация 90Sr в зубные ткани является дополнительной проблемой при интерпретации результатов ЭПР спектрометрии и валидации доз внешнего облучения. Наличие дополнительного дозообра- 11 зующего фактора влияет как на выбор образцов для исследований и их количество, необходимое для достоверности результатов, так и на алгоритм интерпретации ЭПР измерений. Таким образом, специфика конкретной радиационной ситуации должна влиять на стратегию проводимых ЭПР исследований. Поэтому в данной главе особое внимание уделено не только самому методу, но и конкретным радиационным ситуациям, исследованиям которых посвящена данная работа. 1.1. Описание исследуемых радиационных ситуаций. На Урале произошло три крупных радиационных аварии, связанных с производственной деятельностью ПО "Маяк". В результате радиационно загрязнены пойма реки Те-ча и обширные территории Челябинской, Свердловской, Курганской и Тюменской областей. Соответственно, население этих территорий подвергалось воздействию ионизирующего излучения на протяжении многих лет. Помимо производственных аварий, в Оренбургской области были проведены испытания атомного оружия в воздушной среде. В результате выпадений радионуклидов был образован так называемый Тоцкий радиоактивный след (ТРАС). 1.1.1.Описание радиационного инцидента на р.Теча. Производственное объединение «Маяк» было создано на Южном Урале в конце сороковых годов для получения оружейного плутония и переработки делящихся материалов [12]. Процесс наращивания производства плутония на ПО «Маяк» (в течение 12 1948-55 гг. в эксплуатацию было введено 6 реакторов), а также отсутствие надежных технологий переработки и хранения радиоактивных отходов привели к тому, что с 1949 г. часть сточных вод, содержащих радиоактивные вещества, удалялась в реку Теча, причем до июля 1951г. сбросы были практически бесконтрольными [12, 13]. Это привело к сильному радиоактивному загрязнению речной системы. Около 30000 жителей прибрежных населенных пунктов подверглись хроническому комбинированному как внешнему, так и внутреннему облучению. Река Теча вытекает из озера Иртяш, проходит через комплекс гидротехнических сооружений ПО «Маяк» и, протекая в восточном и северо-восточном направлении, впадает в реку Исеть с правого берега. Река Теча является частью речной системы Теча-Исеть-Тобол-Иртыш-Обь бассейна Карского моря [12]. На берегах реки Теча к началу 1950 г. было расположено 39 населенных пунктов (села и деревни). 26 населенных пунктов находились в пределах Челябинской области, и 15-в Курганской (Рис. 1). По данным на 1950 г., к наиболее крупным но численности (более 500 человек) населенным пунктам в пределах Челябинской области относились Мет-лино, Асаново, Муслюмово, Курманово. Бродокалмак, Русская Теча и Нижне-Петропавловское, а в Курганской области - Лобанове Анчугово, Верхняя Теча, Бугаево, Дубасовское, Шутихинское, Першино, Ключевское, Затеченское. ( I Далматово Затечинское~ МыЛЬМИКОВО Красноисетское р.Шутишка р Бугаеео р Барсучья р Межевая / АнчуГ0^Г ВеркняяТеча Н Петропавловское Бзклансео Ибрагимов^' Курманово~о---------Бродокзлмак Карпино О-ОТСЕЛЕННЫЕ ДЕРЕВНИ Рис. 1. Схема расположения населенных пунктов на р.Теча [12]. Основными источниками внешнего у-облучения являлись: донные отложения и пойменные почвы, а так же некоторые участки территории населенных пунктов, загрязненные в результате хозяйственной деятельности (полив огородов, перенос радионуклидов с экскрементами сельскохозяйственных животных и т.п.). Основными источниками внутреннего облучения являлись радионуклиды, поступившие в организм с речной водой и продуктами местного производства (молоко, рыба, овощи с поливных огородов и т.п.). Уже в первые годы исследований радиационной ситуации на реке Теча стало ясно, что основным дозообразующим радионуклидом является 90Sr, который накапливается и длительное время удерживается в кальцифицированных тканях (включая зубы) [36]. Пик сбросов, а значит, и основное поступление °Sr наблюдалось в период 1950 -1951 гг. С середины 1951 г. начато контролирование радиоактивного загрязнения окружающей среды, сбросов в реку Теча, исследование санитарного состояния прибрежных 14 населенных пунктов и состояния здоровья населения, и, одновременно, проведение ряда мероприятий по защите населения. В результате многолетних исследований была разработана дозиметрическая система реки Теча (TRDS-2000) [37]. Валидация новых оценок доз внешнего облучения является критическим фактором для подтверждения достоверности результатов TRDS-2000, необходимых для эпидемиологических исследований. Важная роль в валидации оценок внешних доз согласно TRDS-2000 отводится ЭПР дозиметрии. 1.1.2. Радиационная ситуация вТоцком регионе. В начале 1950-х годов после испытаний ядерного оружия, проведенных армией США в ходе войсковых учений, политическое руководство бывшего СССР приняло решение провести подобные войсковые учения с реальным применением ядерного оружия на территории страны. Было решено провести войсковые учения с реальным применением ядерного оружия на Тоцком полигоне, расположенном на западе Оренбургской области. В районе планируемого взрыва был выбран участок пересеченной местности с большим количеством холмов, лощин и лесных массивов. По характеру заселенности район представлял собой типичную сельскую местность. Ближайший населенный пункт находился в 4,5 км от места испытания. Взрыв атомной бомбы был осуществлен 14 сентября 1954 г. Мощность бомбы равнялась 40 кт в тротиловом эквиваленте, тип взрыва - воздушный, на высоте 350 м. Тип взорванного на Тоцком полигоне устройства до сих пор неизвестен широкой научной общественности. Основным дозообразующим радионуклидом специалистами был принят кобальт-60 [14]. 15 В учениях принимали участие около 45 тысяч военнослужащих разных родов войск. Примерно через 3 часа после взрыва был получен сигнал атаки, и войска в противогазах на борту бронетранспортеров проследовали в 600 м от эпицентра взрыва. Скорость ветра во время испытаний составляла 72 км/ч, а в верхних слоях атмосферы 76-101 км/ч, поэтому образовавшиеся после взрыва облако и пылевой столб были за короткий срок вынесены с полигона в северо-восточном направлении. Общая длина образовавшегося в результате Тоцкого радиоактивного следа составила по оценкам специалистов 210 км (Рис. 2). Рис. 2. Наиболее вероятное направление Тоцкого радиоактивного следа, образовавшегося после атомного взрыва в 1954 г [14]. Имеющиеся в настоящее время оценки доз, полученных от внешнего облучения в результате выпадения продуктов ядерного взрыва на ближнем следе, варьируют от 1,5 бэр [4] до 8-28 бэр за жизнь [9]. Возможно, однако, что реально эти значения могут быть 16 значительно больше. Таким образом, метод ЭПР дозиметрии может позволить уточнить имеющиеся на сегодняшний день оценки доз. 1.2. История развития ЭПР дозиметрии. После открытия явления ЭПР стали предприниматься попытки наблюдения сигналов ЭПР в широком круге материалов, в том числе и в биологических объектах. Первая работа по обнаружению стабильных парамагнитных центров в облученных костях была опубликована в 1955г. [44]. В [99] сообщается об обнаружении радиационно-индуцированного сигнала в костях облученных крыс. В 1968г. было предложено использовать интенсивность сигнала ЭПР в костных тканях как меру дозы ионизирующего облучения [29]. Первый опыт по применению этого метода был осуществлен при восстановлении доз облучения жертв ядерного взрыва в Хиросиме [68]. В ходе дальнейших экспериментов было обнаружено, что зубная эмаль обладает на порядок большей чувствительностью по сравнению с костью и дентином [56]. В дальнейших работах метод был усовершенствован, и была произведена оценка его чувствительности [25, 51, 55, 100]. Минимальная доза, определяемая ЭПР дозиметрией, была оценена как 0,3-0,5 Гр [56]. Были установлены основные составляющие ЭПР сигнала кальцинированных тканей: радиационный анизотропный сигнал шириной 0,4 мТ и g-факторами 1,997 и 2,002 и фоновый нерадиационный сигнал органических радикалов шириной 1 мТ и g-фактором 2,0055. Сигналы частично перекрываются, поэтому первоначально для оценки радиационного сигнала выбиралась составляющая с g= 1.997, как менее перекрываемая фоновым сигналом [55, 56]. Однако, позже было показано [53], что при использовании пика с g=2.002 точность восстановления дозы оказывается больше.

Список литературы

Цена, в рублях: (при оплате в другой валюте, пересчет по курсу центрального банка на день оплаты)	1425

Скачать бесплатно	24607.doc

Найти готовую работу

ЗАКАЗАТЬ

Обратная связь:

Связаться

Вход для партнеров

Регистрация

Восстановить доступ

Материал для курсовых и дипломных работ

15.04.24 Задачи, условия и этапы организации экспериментальной работы

15.04.24 Критерии качества преподавания

15.04.24 Категория нормы в обучающей деятельности

Архив материала для курсовых и дипломных работ

Ссылки:

Счетчики:

© 2006-2022. Все права защищены.
Выполнение уникальных качественных работ - от эссе и реферата до диссертации. Заказ готовых, сдававшихся ранее работ.