ФГОУ  ВПО «Курская государственная сельскохозяйственная академия имени профессора И.И.Иванова» 
 
 
 

                                            Факультет: инженерный

                                            Специальность: «Стандартизация  и  сертификация»

                                            Кафедра биотехнологии, микробиологии  и ВСЭ 
 
 
 
 

Курсовая  работа

по дисциплине «Безопасность сырья и пищевых  продуктов»

Тема: «Обеспечение радиационной безопасности пищевых  продуктов». 
 
 
 
 
 
 
 

     Исполнитель: студент 4 курса 9 группы

                                                              Казначеев Алексей Иванович

                                                              Руководитель: доцент 

                                                              Арутюнова Ирина Петровна 
 
 
 
 
 
 
 

Курск 2010

Содержание

Введение...................................................................................................................3

1.Понятие о  радиоактивности и ионизирующем  излучении…………………...4

2.Источники и  пути поступления радионуклидов в организм…………………7

3.Биологическое  действие радиации на человеческий  организм…………….15

4.Технологические  способы снижения радионуклидов  в пищевой продукции………………………………………………………………………...23

Заключение……………………………………………………………………….29

Список использованной литературы…………………………………………...30

                              Введение

     С давних времен человек совершенствовал  себя, как физически, так и умственно, постоянно создавая и совершенствуя  орудия труда. Постоянная нехватка энергии заставляла человека искать и находить новые источники, внедрять их не заботясь о будущем. Таких примеров множество: паровой двигатель побудил человека к созданию огромных фабрик, что за собой повлекло мгновенное ухудшение экологи в городах. Другим примером служит создание каскадов гидроэлектростанций, затопивших огромные территории и изменившие до неузнаваемости экосистемы отдельных районов. В порыве за открытиями в конце XIX в. двумя учеными: Пьером Кюри и Марией Сладковской-Кюри было открыто явление радиоактивности. Именно это достижение поставило существование всей планеты под угрозу. За 100 с лишним лет человек наделал столько глупостей, сколько не делал за все свое существование. Давно уже прошла Холодная война, мы уже пережили Чернобыль и многие засекреченные аварии на полигонах, однако проблема радиационной угрозы никуда не ушла и посей день служит главной угрозой биосфере.

     Радиация  играет огромную роль в развитии цивилизации  на данном историческом этапе. Благодаря  явлению радиоактивности был совершен существенный прорыв в области медицины и в различных отраслях промышленности, включая энергетику. Но одновременно с этим стали всё отчётливее проявляться негативные стороны свойств радиоактивных элементов: выяснилось, что воздействие радиационного излучения на организм может иметь трагические последствия. Подобный факт не мог пройти мимо внимания общественности. И чем больше становилось известно о действии радиации на человеческий организм и окружающую среду, тем противоречивее становились мнения о том, насколько большую роль должна играть радиация в различных сферах человеческой деятельности.

     К сожалению, отсутствие достоверной  информации вызывает неадекватное восприятие данной проблемы. Газетные истории  о шестиногих ягнятах и двухголовых младенцах сеют панику в широких кругах. Проблема радиационного загрязнения стала одной из наиболее актуальных. Поэтому необходимо прояснить обстановку и найти верный подход. Радиоактивность следует рассматривать как неотъемлемую часть нашей жизни, но без знания закономерностей процессов, связанных с радиационным излучением, невозможно реально оценить ситуацию.

     Для этого создаются специальные  международные организации, занимающиеся проблемами радиации, в их числе  существующая с конца 1920-х годов  Международная комиссия по радиационной защите (МКРЗ), а также созданный в 1955 году в рамках ООН Научный Комитет по действию атомной радиации (НКДАР). 

1.Понятие  о радиоактивности  и ионизирующем  излучении

     Согласно  принятому в настоящее время  определению (ИЮПАК): 

     Радиоактивность – свойство некоторых нуклидов подвергаться радиоактивному распаду. 

     Существуют  и несколько другие определения. 

     Радиоактивность – самопроизвольное превращение неустойчивых атомных ядер в ядра других элементов, сопровождающееся испусканием частиц или γ-квантов.

     Радиоактивность – самопроизвольное превращение неустойчивого изотопа одного химического элемента из основного или метастабильного состояния в изотоп другого элемента, сопровождающееся испусканием элементарных частиц или ядер (например, α-частиц).

     Радиоактивность – самопроизвольное изменение состава атомного ядра, происходящее путем испускания элементарных частиц или ядер из основного состояния за время, существенно превышающее время жизни возбужденного составного ядра в ядерных реакциях, или из метастабильного состояния.

     Радиоактивность – неустойчивость ядер некоторых атомов, проявляющаяся в их способности к самопроизвольным превращениям (распаду), сопровождающимся испусканием ионизирующего излучения или радиацией. 

     Радиоактивные превращения протекают с изменением строения, состава и нергетического состояния ядер атомов, и сопровождаются испусканием или захватом заряженных или нейтральных частиц, и выделением коротковолнового излучения электромагнитной природы (кванты гамма-излучения). Эти испускаемые частицы и кванты носят общее название радиоактивных (или ионизирующих) излучений, а элементы, ядра которых могут по тем или иным (естественным или искусственным) причинам самопроизвольно распадаются, называются радиоактивными или же радионуклидами.

     Нуклидом  называют атомы или ядра с данным числом нуклонов и данным зарядом  ядра. Нуклиды могут быть стабильными  и нестабильными, т.е. радиоактивными. 

     Нуклид – разновидность атома, характеризуемая числом протонов и нейтронов, а в некоторых случаях энергетическим состоянием ядра.

     Радионуклид – нуклид, испускающий ионизирующее излучение. 

     Радиация, или ионизирующее излучение – это частицы или гамма-кванты, энергия которых достаточно велика, чтобы при воздействии на вещество создавать ионы разных знаков. В более развёрнутом виде: 

     Ионизирующее  излучение – поток заряженных или нейтральных частиц и квантов электромагнитного излучения, прохождение которых через вещество приводит к ионизации и возбуждению атомов или молекул среды. По своей природе делится на фотонное (гамма-излучение, тормозное излучение, рентгеновское излучение) и корпускулярное (альфа-излучение, электронное, протонное, нейтронное, мезонное). 

     Из 2500 нуклидов, известных в настоящее  время, стабильными являются только 271 нуклид. Остальные нуклиды (90%!) нестабильны, т.е. радиоактивны; они превращаются путем одного или нескольких последовательных распадов, сопровождающихся испусканием частиц или γ- квантов, в стабильные нуклиды. Важной проблемой является установка критерия понятия радиоактивности, т.е. критерия минимальной длительности распада. Раньше в число радиоактивных превращений включались попросту все акты α- и β- распадов измеримой длительности. Сейчас возможности измерений коротких времён чрезвычайно расширились: стало возможным измерение времён жизни τ≥10-11 сек. Времена жизни чрезвычайно коротких состояний определяются на основании соотношения неопределённости В. Гейзенберга:

     Γτ ≈ h =1,5054*10−27 эрг*сек (1)

     связывающего  время жизни неустойчивого ядра τ с возможным при этом интервалом значений его энергии распада, так называемой «естественной» шириной возбуждённого уровня Г (Ñ=h/2π, где h – постоянная Планка). Определяя на опыте величину Г по естественному» разбросу энергии радиоактивного распада, тем самым находят время жизни τ. Так, разброс энергий протонов, испускаемых при распаде ядра 9В из основного состояния (9В→р+8Ве), отвечает Г=750 эв, т.е. τ≅ 9*10-19 сек.

     Критерий  «измеримости» времени распада  меняется по мере развития техники  эксперимента, повышения точности установления времени или энергии распада. Поэтому при определении понятия радиоактивности следует руководствоваться не этим критерием, а необходимостью чёткого разграничения стадий образования и последующего распада радиоактивных ядер. Прежде всего необходимо, чтобы радиоактивное ядро существовало гораздо дольше «характерного ядерного времени» tя, необходимого для пролёта частицы со скоростью v≅109-1010 см/сек сквозь ядро радиуса

     R≅10-12 см/сек (tя=R/v≅10-21 – 10-22 сек).

     Но  этого ещё мало. Большинство ядерных  реакций происходит в две стадии – вначале ядро- мишень А, поглощая бомбардирующую частицу (или квант) а, ревращается в возбуждённое составное (компаунд) ядро С*, а затем это ядро, испуская частицу (или квант b), превращается в конечное ядро – продукт реакции В. Таким образом, реакция идёт по схеме: А + а → С* →b + B.

     Пусть ядро В, в свою очередь, неустойчиво  и испытывает распад с испусканием  частицы d и образованием ядра D: B → d + D. Очевидно, что стадии образования и распада ядра В можно с уверенностью разделить, т.е. можно считать все характеристики распада В независимыми от свойств компаунд-ядра С* лишь в том случае, если среднее время жизни составных ядер В (τC*) много больше, чем среднее время жизни составных ядер С* (τC*), достигающих величин τi≅10-14 – 10-13 сек. Кроме того, нужно исключить возможность определения самого распада составного ядра С* →b + B, как радиоактивного распада. Поэтому целесообразно уточнить понятие радиоактивности, определив её, как самопроизвольное изменение состава атомного ядра, происходящее путём испускания элементарных частиц или ядер из основного состояния за время жизни возбуждённого составного ядра в ядерных реакциях, или из метастабильного состояния.

     Понятие радиоактивности иногда распространяют и на те превращения элементарных частиц (мезонов, гиперонов), которые обусловлены так называемыми слабыми взаимодействиями и характеризуются относительно большой длительностью. Подобными превращениями элементарных частиц вызван и распад (за время <10-10 сек) так зываемых гиперядер, в которых один из нуклонов заменён гипероном.

     Мы  рассмотрели ограничение понятия  радиоактивности со стороны малых  времён жизни. Не менее важен критерий со стороны высоких времён. В настоящее  время, когда говорят, что элемент (или элементарная частиц , например, протон) стабилен, то имеется в виду, что его распад не удалось обнаружить современными методами радиометрии (самый большой период полураспада, который сейчас детектируется составляет порядка 1020 лет).

     Радиоактивность подразделяют на естественную (наблюдающуюся у уществующих в природных условиях изотопов) и искусственную (связанную с радионуклидами, олучаемыми в результате ядерных реакций, осуществляемых на ускорителях и ядерных реакторах). Принципиальной разницы между природной и искусственной радиацией не существует, ибо свойства изотопа не зависят от способа его образования, и адиоактивный изотоп, полученный искусственным путём, ничем не отличается от такого же самого природного изотопа. 

2.Источники  и пути поступления  радионуклидов в        организм

     Источники радиационного излучения 
 

     Теперь, имея представление о воздействии  радиационного облучения на живые  ткани, необходимо выяснить, в каких  ситуациях мы наиболее подвержены этому  воздействию.

     Существует  два способа облучения: если радиоактивные  вещества находятся вне организма и облучают его снаружи, то речь идет о внешнем облучении. Другой способ облучения - при попадании радионуклидов внутрь организма с воздухом, пищей и водой - называют внутренним.

     Источники радиоактивного излучения весьма разнообразны, но их можно объединить в две большие группы: естественные и искусственные (созданные человеком). Причем основная доля облучения (более 75% годовой эффективной эквивалентной дозы) приходится на естественный фон. 

     Естественные  источники радиации 
 

     Естественные  радионуклиды делятся на четыре группы: долгоживущие (уран-238, уран-235, торий-232); короткоживущие (радий, радон); долгоживущие одиночные, не образующие семейств (калий-40); радионуклиды, возникающие в результате заимодействия космических частиц с атомными ядрами вещества Земли (углерод-14).

     Разные  виды излучения попадают на поверхность  Земли либо из космоса, либо поступают  от радиоактивных веществ, находящихся  в земной коре, причем земные источники  ответственны в среднем за 5/6 годовой  эффективной эквивалентной доз, получаемой населением, в основном вследствие внутреннего облучения.

     Уровни  радиационного излучения неодинаковы  для различных областей. Так, Северный и Южный полюсы более, чем экваториальная зона, подвержены воздействию космических  лучей из-за наличия у Земли магнитного поля, отклоняющего заряженные радиоактивные частицы. Кроме того, чем больше удаление от земной поверхности, тем интенсивнее космическое излучение.

     Иными словами, проживая в горных районах  и постоянно пользуясь воздушным транспортом, мы подвергаемся дополнительному риску облучения. Люди, живущие выше 2000м над уровнем моря, получают в среднем из-за космических лучей эффективную эквивалентную дозу в несколько раз большую, чем те, кто живет на уровне моря. При подъеме с высоты 4000м (максимальная высота проживания людей) до 12000м (максимальная высота полета пассажирского авиатранспорта) уровень облучения возрастает в 25 раз. Примерная доза за рейс Нью-Йорк - Париж по данным НКДАР ООН в 1985 году составляла 50 микрозивертов за 7,5 часов полета.

     Всего за счет использование воздушного транспорта население Земли получало в год  эффективную эквивалентную дозу около 2000 чел-Зв.

     Уровни  земной радиации также распределяются неравномерно по поверхности Земли  и зависят от состава и концентрации радиоактивных веществ в земной коре. Так называемые аномальные радиационные поля природного происхождения образуются в случае обогащения некоторых типов горных пород ураном, торием, на месторождениях радиоактивных элементов в различных породах, при современном привносе урана, радия, радона в поверхностные и подземные воды, геологическую среду.

     По  данным исследований, проведенных во Франции, Германии, Италии, Японии и  США, около 95% населения этих стран  проживает в районах, где мощность дозы облучения колеблется в среднем от 0,3 до 0,6 миллизиверта в год. Эти данные можно принять за средние по миру, поскольку природные условия в вышеперечисленных странах различны.

     Есть, однако, несколько “горячих точек”, где уровень радиации намного  выше. К ним относятся несколько районов в Бразилии: окрестности города Посус-ди-Калдас и пляжи близ Гуарапари, города с населением 12000 человек, куда ежегодно приезжают отдыхать примерно 30000 курортников, где уровень радиации достигает 250 и 175 миллизивертов в год соответственно. Это превышает средние показатели в 500-800 раз. Здесь, а также в другой части света, на юго-западном побережье Индии, подобное явление обусловлено повышенным содержанием тория в песках. Вышеперечисленные территории в Бразилии и Индии являются наиболее изученными в данном аспекте, но существует множество других мест с высоким уровнем радиации, например во Франции, Нигерии, на Мадагаскаре.

     По  территории России зоны повышенной радиоактивности  также распределены неравномерно и  известны как в европейской части страны, так и в Зауралье, на Полярном Урале, в Западной Сибири, Прибайкалье, на Дальнем Востоке, Камчатке, Северо-востоке.

     Среди естественных радионуклидов наибольший вклад (более 50%) в суммарную дозу облучения несет радон и его  дочерние продукты распада (в т.ч. радий). Опасность радона заключается в его широком распространении, высокой проникающей способности и миграционной подвижности (активности), распаде с образованием радия и других высокоактивных радионуклидов. Период полураспада радона сравнительно невелик и составляет 3,823 суток. Радон трудно идентифицировать без использования специальных приборов, так как он не имеет цвета или запаха.

     Одним из важнейших аспектов радоновой  проблемы является внутреннее облучение  радоном: образующиеся при его распаде продукты в виде мельчайших частиц проникают в органы дыхания, и их существование в организме сопровождается альфа-излучением. И в России, и на западе радоновой проблеме уделяется много внимания, так как в результате проведенных исследований выяснилось, что в большинстве случаев содержание радона в воздухе в помещениях и в водопроводной воде превышает ПДК. Так, наибольшая концентрация радона и продуктов его распада, зафиксированная в нашей стране, соответствует дозе облучения 3000-4000 бэр в год, что превышает ПДК на два-три порядка. Полученная в последние десятилетия информация показывает, что в Российской федерации радон широко распространен также в приземном слое атмосферы, подпочвенном воздухе и подземных водах.

     В России проблема радона еще слабо изучена, но достоверно известно, что в некоторых регионах его концентрация особенно высока. К их числу относятся так называемое радоновое “пятно”, охватывающее Онежское, Ладожское озера и Финский залив, широкая зона, простирающаяся от Среднего Урала к западу, южная часть Западного Приуралья, Полярный Урал, Енисейский кряж, Западное Прибайкалье, Амурская область, север Хабаровского края, Полуостров Чукотка. 

     Источники радиации, созданные  человеком (техногенные) 
 

     Искусственные источники радиационного облучения существенно отличаются от естественных не только происхождением. Во-первых, сильно различаются индивидуальные дозы, полученные разными людьми от искусственных радионуклидов. В большинстве случаев эти дозы невелики, но иногда облучение за счет техногенных источников гораздо более интенсивно, чем за счет естественных. Во-вторых, для техногенных источников упомянутая вариабельность выражена гораздо сильнее, чем для естественных. Наконец, загрязнение от искусственных источников радиационного излучения (кроме радиоактивных осадков в результате ядерных взрывов) легче контролировать, чем природно обусловленное загрязнение.

     Энергия атома используется человеком в  различных целях: в медицине, для  производства энергии и обнаружения  пожаров, для изготовления светящихся циферблатов часов, для поиска полезных ископаемых и, наконец, для создания атомного оружия.

     Основной  вклад в загрязнение от искусственных  источников вносят различные медицинские  процедуры и методы лечения, связанные  с применением радиоактивности. Основной прибор, без которого не может обойтись ни одна крупная клиника - рентгенов-ский аппарат, но существует множество других методов диагностики и лечения, вязанных с использованием радиоизотопов.

     Неизвестно  точное количество людей, подвергающихся подобным обследованиям и лечению, и дозы, получаемые ими, но можно утверждать, что для многих стран использование явления радиоактивности в медицине остается чуть ли не единственным техногенным источником облучения.

     В принципе облучение в медицине не столь опасно, если им не злоупотреблять. Но, к сожалению, часто к пациенту применяются неоправданно большие дозы. Среди методов, способствующих снижению риска, -- уменьшение площади рентгеновского пучка, его фильтрация, убирающая лишнее излучение, правильная экранировка и самое банальное, а именно исправность оборудования и грамотная его эксплуатация.

     Из-за отсутствия более полных данных НКДАР  ООН был вынужден принять за общую  оценку годовой коллективной эффективной  эквивалентной дозы, по крайней мере, от рентгенологических обследований в развитых странах на основе данных, представленных в комитет Польшей и Японией к 1985 году, значение 1000 чел-Зв на 1 млн. жителей. Скорее всего, для развивающихся стран эта величина окажется ниже, но индивидуальные дозы могут быть значительнее. Подсчитано также, что коллективная эффективная эквивалентная доза от облучения в медицинских целях в целом (включая использование лучевой терапии для лечения рака) для всего населения Земли равна примерно 1 600 000 чел-Зв в год.

     Следующий источник облучения, созданный руками человека - радиоактивные осадки, выпавшие в результате испытания ядерного оружия в атмосфере, и, несмотря на то, что основная часть взрывов была произведена еще в 1950-60е годы, их последствия мы испытываем на себе и сейчас.

     В результате взрыва часть радиоактивных  веществ выпадает неподалеку от полигона, часть задерживается в тропосфере и затем в течение месяца перемещается ветром на большие расстояния, постепенно оседая на землю, при этом оставаясь  примерно на одной и той же широте. Однако большая доля радиоактивного материала выбрасывается в стратосферу и остается там более продолжительное время, также рассеиваясь по земной поверхности. 

     Радиоактивные осадки содержат большое количество различных радионуклидов, но из них наибольшую роль играют цирконий-95, цезий-137, стронций-90 и углерод-14, периоды полураспада которых составляют соответственно 64 суток, 30 лет (цезий и стронций) и 5730 лет.

     По  данным НКДАР, ожидаемая суммарная  коллективная эффективная эквивалентная  доза от всех ядерных взрывов, произведенных к 1985 году, составляла 30 000 000 чел-Зв. К 1980 году население Земли получило лишь 12% этой дозы, а остальную часть получает до сих пор и будет получать еще миллионы лет.

     Один  из наиболее обсуждаемых сегодня  источников радиационного излучения является атомная энергетика. На самом деле, при нормальной работе ядерных установок ущерб от них незначительный. Дело в том, что процесс производства энергии из ядерного топлива сложен и проходит в несколько стадий.

     Ядерный топливный цикл начинается с добычи и обогащения урановой руды, затем производится само ядерное топливо, а после отработки топлива на АЭС иногда возможно вторичное его использование через извлечение из него урана и плутония. Завершающей стадией цикла является, как правило, захоронение радиоактивных отходов.

     На  каждом этапе происходит выделение  в окружающую среду радиоактивных  веществ, причем их объем может сильно варьироваться в зависимости  от конструкции реактора и других условий. Кроме того, серьезной проблемой является захоронение радиоактивных отходов, которые еще на протяжении тысяч и миллионов лет будут продолжать служить источником загрязнения.

     Дозы  облучения различаются в зависимости  от времени и расстояния. Чем дальше от станции живет человек, тем  меньшую дозу он получает.

     Из  продуктов деятельности АЭС наибольшую опасность представляет тритий. Благодаря  своей способности хорошо растворяться в воде и интенсивно испаряться тритий накапливается в использованной в процессе производства энергии  воде и затем поступает в водоем-охладитель, а соответственно в близлежащие бессточные водоемы, подземные воды, приземной слой атмосферы. Период его полураспада равен 3,82 суток. Распад его сопровождается альфа-излучением. Повышенные концентрации этого радиоизотопа зафиксированы в природных средах многих АЭС.

     До  сих пор речь шла о нормальной работе атомных электростанций, но на примере Чернобыльской трагедии мы можем сделать вывод о чрезвычайно  большой потенциальной опасности  атомной энергетики: при любом  минимальном сбое АЭС, особенно крупная, может оказать непоправимое воздействие на всю экосистему Земли.

     Масштабы  Чернобыльской аварии не могли не вызвать оживленного интереса со стороны общественности. Но мало кто  догадывается о количестве мелких неполадок  в работе АЭС в разных странах мира.

     Так, в статье М. Пронина, подготовленной по материалам отечественной и зарубежной печати в 1992 году, содержатся следующие  данные:

     “…С 1971 по 1984 гг. На атомных станциях ФРГ  произошла 151 авария. В Японии на 37 действующих  АЭС с 1981 по 1985 гг. зарегистрировано 390 аварий, 69% которых сопровождались утечкой радиоактивных веществ.… В 1985 г. в США зафиксировано 3 000 неисправностей в системах и 764 временные остановки АЭС…” и т.д.

     Кроме того, автор статьи указывает на актуальность, по крайней мере на 1992 год, проблемы намеренного разрушения предприятий ядерного топливного энергетического цикла, что связано с неблагоприятной политической обстановкой в ряде регионов. Остается надеяться на будущую сознательность тех, кто таким образом “копает под себя”.

     Осталось  указать несколько искусственных  источников радиационного загрязнения, с которыми каждый из нас сталкивается повседневно.

     Это, прежде всего, строительные материалы, отличающиеся повышенной радиоактивностью. Среди таких материалов - некоторые разновидности гранитов, пемзы и бетона, при производстве которого использовались глинозем, фосфогипс и кальциево-силикатный шлак. Известны случаи, когда стройматериалы производились из отходов ядерной энергетики, что противоречит всем нормам. К излучению, исходящему от самой постройки, добавляется естественное излучение земного происхождения. Самый простой и доступный способ хотя бы частично защититься от облучения дома или на работе - чаще проветривать помещение.

     Повышенная  ураноносность некоторых углей может приводить к значительным выбросам в атмосферу урана и других радионуклидов в результате сжигания топлива на ТЭЦ, в котельных, при работе автотранспорта.

     Существует  огромное количество общеупотребительных  предметов, являющихся источником облучения. Это, прежде всего, часы со светящимся циферблатом, которые дают годовую ожидаемую эффективную эквивалентную дозу, в 4 раза превышающую ту, что обусловлена утечками на АЭС, а именно 2 000 чел-Зв (“Радиация…”, 55). Равносильную дозу получают работники предприятий атомной промышленности и экипажи авиалайнеров.

     При изготовлении таких часов используют радий. Наибольшему риску при  этом подвергается, прежде всего, владелец часов.