6. Промышленная экология
6.1. Что такое экология?
Термин «экология» (от греческого oikos-жилище, местообитание и logos-наука) предложил Э. Геккель в 1866 году для обозначения биологической науки, изучающей взаимоотношения животных с органической и неорганической средами. С того времени представление о содержании экологии претерпело ряд уточнений, конкретизации. Но важно лишь отметить, что на современном этапе развития экологических представлений все более четко вырисовывается ее суть.
Экология – это наука, исследующая закономерности жизнедеятельности организмов (в любых ее проявлениях, на всех уровнях интеграции) в их естественной среде обитания с учетом изменений, вносимых в среду деятельностью человека.
Из этой формулировки можно сделать вывод, что все исследования, изучающие жизнь животных и растений в естественных условиях, открывающие законы, по которым организмы объединяются в биологические системы, и устанавливающие роль отдельных видов в жизни биосферы, относятся к экологическим. Основным содержанием современной экологии становится исследование взаимоотношений организмов друг с другом и со средой на популяционно-биоценотическом уровне и излучение жизни биологических макросистем более высокого ранга: биогеоценозов (экосистем) и биосферы, их продуктивности и энергетики. Отсюда очевидно, что предметом исследования экологии являются биологические макросистемы, и их динамика во времени и пространстве.
Из содержания и предмета исследований экологии вытекают и ее основные задачи, которые могут быть сведены к изучению динамики популяций, к учению о биогеоценозах и их системах. Структура биоценозов, на уровне формирования которых происходит освоение среды, способствует наиболее экономичному и полному использованию жизненных ресурсов. Поэтому главная теоретическая и практическая задача экологии заключается в том, чтобы вскрыть законы этих процессов и научиться управлять ими в условиях неизбежной индустриализации и урбанизации нашей планеты.
6.2. Ионизирующие излучения, их действие на организм человека и гигиеническое нормирование
Ионизирующим излучением называется любое излучение, прямо или косвенно вызывающее ионизацию среды (образование заряженных атомов или молекул – ионов). Ионизирующими свойствами обладают космические лучи, природными источниками ионизирующих излучений на Земле являются естественно распределенные на ней радиоактивные вещества. Искусственными источниками ионизирующих излучений являются ядерные реакторы, ускорители заряженных частиц, рентгеновские установки, искусственные радиоактивные изотопы
Источники ионизирующих излучений широко применяются в различных областях народного хозяйства, например: для дефектоскопии металлов, контроля качества сварных соединений, автоматического контроля технологических операций, борьбы со статическим электричеством и др. Они используются также в сельском хозяйстве, геологической разведке, медицине, атомной энергетики и т. п.
Контакт с ионизирующими излучениями представляет серьезную опасность для человека. Однако при соблюдении определенных технических и организационных требований применение радиоактивных веществ безопасно. Ионизирующее излучение бывает электромагнитным (фотонным) и корпускулярным, к электромагнитному излучению относится гамма – излучение и рентгеновское излучение. Корпускулярное излучение представляет собой поток частиц с массой покоя отличной от нуля.
В результате воздействия ионизирующего излучения на организм человека в тканях могут происходить сложные физические, химические и биохимические процессы. По современным воззрениям основной механизм действия ионизирующих излучений связан с процессами ионизации атомов и молекул живой материи, в частности молекул воды, содержащихся в органах и тканях. При этом нарушается нормальное течение биохимических процессов и обмен веществ в организме.
В зависимости от поглощенной дозы излучения и от индивидуальных особенностей организма вызванные изменения могут быть обратимыми и необратимыми. При небольшой дозе пораженная ткань восстанавливает свою функциональную деятельность. Длительное воздействие доз, превышающих предельно допустимую норму, может вызвать необратимое поражение отдельных органов или всего организма и проявиться в хронической форме лучевой болезни. Отдаленными последствиями лучевого поражения могут быть лучевые катаракты, злокачественные опухоли и т. п.
Любой вид ионизирующих излучений вызывает биологические изменения в организме как при внешнем, (источник находится вне организма), так и при внутреннем облучении (радиоактивные вещества попадают внутрь организма).
При однократном облучении всего тела человека возможны следующие биологические нарушения в зависимости от суммарной поглощенной дозы излучения:
- до 0,25 Гр – видимых нарушений нет;
- 0,25 … 0,5 Гр – возможны изменения в крови;
- 0,5 … 1,0 Гр – изменения в крови, нормальное состояние трудоспособности нарушается;
- 1,0 … 2,0 Гр – нарушение нормального состояния, возможна потеря трудоспособности;
- 2,0 … 4,0 Гр – потеря трудоспособности, возможен смертельный исход;
- 4,0 … 5,0 Гр – смертельные случаи составляют 50% от общего числа пострадавших;
- 6,0 Гр и более – смертельные случаи достигают 100% общего числа пострадавших.
При облучении в дозах, превышающих в 100 – 1000 раз смертельную дозу, человек может погибнуть во время облучения («смерть под лучом»).
Важным фактором при воздействии ионизирующего излучения на организм является время облучения. С увеличением мощности дозы поражающее действие излучения возрастает. Фракционирование дозы облучения во времени снижает его поражающее действие.
Чувствительность различных тканей и органов человека к действию облучения неодинакова. Поэтому введено такое понятие, как критический орган. Критический орган – орган, ткань, часть тела или все тело, облучение которого в данных условиях причиняет наибольший ущерб здоровью. В зависимости от радиочувствительности они объединены в три группы:
I группа – все тело, гонады, красный костный мозг;
II группа – мышцы, щитовидная железа, жировая ткань, печень, почки, селезенка, желудочно-кишечный тракт, легкие, хрусталик глаза и другие органы, за исключением относящихся к I и III группам;
III группа – кожный покров, костная ткань, кисти, предплечья, лодыжки и стопы.
Допустимые уровни воздействия антропогенных источников ионизирующих излучений (без учета доз, получаемых от естественного фонового облучения и медицинского обследования) на население и окружающую среду определены нормами радиационной безопасности НРБ – 76/87.
В соответствии с этими нормами лица, не работающие непосредственно с источниками ионизирующих излучений, делят на две категории:
- ограниченная часть населения (категория Б), которая по условиям проживания или размещения рабочих мест может подвергаться воздействию радиоактивных веществ и других источников излучения, применяемых в учреждениях и удаляемых во внешнюю среду;
- население области, края, республики, страны (категории В).
Для категории Б нормами определен предел дозы облучения за календарный год:
Группа критических органов ……… I II III
Предел дозы ………………………… 0,005 0,015 0,03
Предельно допустимой дозой считается такой годовой уровень облучения персонала, который не вызывает при равномерном накоплении дозы в течение 50 лет обнаруживаемых современными методами неблагоприятных изменений в состоянии здоровья самого облучаемого и его потомства.
Корме предельно допустимой дозы «Нормы радиационной безопасности» устанавливают целый комплекс других допустимых уровней, использование которых необходимо при проведении радиационного контроля и разработке мероприятий по радиационной защите.
6.3. Защита от воздействия ионизирующих излучений
В нашей стране защита работающих от воздействия ионизирующих излучений обеспечена системой общегосударственных мероприятий. Органы санитарного надзора осуществляют систематический контроль за соблюдением требований радиационной безопасности на всех этапах проектирования, строительства и эксплуатации предприятий и лабораторий.
Разработаны Основные санитарные правила (ОСП – 72/80) работы с радиоактивными веществами и другими источниками ионизирующих излучений, где содержатся требования и нормы радиационной безопасности применительно к конкретным видам работ, проводимым при воздействии ионизирующих излучений.
Они регламентируют размещение учреждений, участков и установок, предназначенных для работы с источниками ионизирующих излучений; организацию работ; порядок получения, учет, хранения и перевозки источников излучения; правила работы с закрытыми источниками излучения и с радиоактивными веществами в открытом виде; устройство вентиляции, пыле газоочистки, отопления, водоснабжения и канализации; требования к сбору, удалению, обезвреживанию радиоактивных отходов, а также дезактивации помещений и оборудования, меры индивидуальной защиты и личной гигиены; вопросы радиационного контроля.
При защите от внешнего облучения, возникающего при работе с закрытыми источниками излучения, основные усилия должны быть направлены на предупреждение переоблучения персонала путем увеличения расстояния между оператором и источником (защита расстоянием); сокращения продолжительности работы в поле излучения (защита временем); экранирования источника излучения (защита экранами).
Закрытыми называются источники ионизирующих излучений, устройство которых исключает попадание радиоактивных веществ в окружающую среду. Например, на атомных электростанциях процессы управления работой реактора автоматизированы и осуществляются дистанционно. Активную зону реактора, систему отвода теплоты от реактора, помещения хранения и извлечения отработанных стержней и другие участки ограждают системой защитных оболочек, ослабляющих уровень излучения до безопасного.
Защита от внутреннего облучения требует исключения непосредственного контакта с радиоактивными веществами в открытом виде и предотвращения попадания их в воздух рабочей зоны. Под внутренним облучением понимают воздействие на организм ионизирующих излучений радиоактивных веществ, находящихся внутри организма.
Радиационная опасность радиоактивного вещества характеризуется минимально значимой активностью – наибольшей активностью на рабочем месте, не требующей регистрации или получения разрешения органов Государственного надзора.
Результаты всех видов радиационного контроля должны регистрироваться и храниться в течении 30 лет. При индивидуальном контроле ведут учет годовой дозы облучения, а также суммарной дозы за весь период профессиональной работы.
В настоящее время разработано большое количество разнообразных приборов дозиметрического контроля, в основу которых положены следующие методы: ионизационный метод, основанный на способности излучений ионизировать воздух; сцинтилляционный метод, основанный на способности некоторых кристаллов, газов и растворов испускать вспышки видимого света при поглощении энергии ионизирующих излучений; фотографический метод, который основан на способности фотографической эмульсии чернеть при воздействии ионизирующего излучения.