Đang tải... (xem toàn văn)
Ảnh hưởng của ion hóa lên cơ thể con người
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP HỒ CHÍ MINH Đề Tài: AN TOÀN BỨC XẠ ThS TRƯƠNG TRƯỜNG SƠN Thành Phố Hồ Chí Minh – Năm 2010 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP HỒ CHÍ MINH Đề Tài : GVHD: Thầy Trương Trường Sơn NSVTH: Lê Huy Ba Duy Nguyễn Văn Quang Nguyễn Thị Kim Xuyến Ngô Thị Thanh LỚP LÝ 4 CN TRANG 2 AN TỒN BỨC XẠ ThS TRƯƠNG TRƯỜNG SƠN Thành Phố Hồ Chí Minh - Năm 2010 LỜI GIỚI THIỆU Chúng ta đã biết chất phóng xạ là một bộ phận khơng thể tách rời của trái đất chúng ta, nó đã tồn tại cùng trái đất. Các chất phóng xạ tồn tại trong tự nhiên, có trên mặt đất, có trong khơng khí và thực phẩm. Chất phóng xạ tồn tại ở dạng khí trong khơng khí khi chúng ta hít thở. Cả trong cơ thể của chúng ta bao gồm cơ, xương và các mơ đều chứa các ngun tố phóng xạ có trong tự nhiên. Con người vẫn thường phải chịu sự chiếu xạ của các bức xạ tự nhiên từ trái đất, cũng như từ bên ngồi trái đất. Bức xạ mà chúng ta nhận được từ bên ngồi trái đất được gọi là các tia vũ trụ hay bức xạ vũ trụ. Chúng ta cũng bị chiếu bởi các bức xạ nhân tạo. Chẳng hạn như tia X, các bức xạ được sử dụng để chuẩn đốn bệnh và điều trị bệnh ung thư. Bụi từ các vụ nổ thử nghiệm hạt nhân và lượng nhỏ các chất phóng xạ từ các nhà máy điện hạt nhân và điện than đá thải vào mơi trường cũng như là những nguồn bức xạ chiếu vào cơ thể con người. Hãy cùng đi vào bài tiểu luận của chúng tơi để hiểu rõ thêm về ảnh hưởng của tia bức xạ. Và trả lời câu hỏi tia bức xạ ảnh hưởng lên cơ thể con người như thế nào. LỚP LÝ 4 CN TRANG 3 AN TOÀN BỨC XẠ ThS TRƯƠNG TRƯỜNG SƠN MỤC LỤC MỤC LỤC 4 CHƯƠNG I. CÁC LOẠI BỨC XẠ 5 CHƯƠNG II. CÁC NGUỒN CHIẾU XẠ 6 CHƯƠNG III. TÁC HẠI CỦA BỨC XẠ ION HÓA LÊN CƠ THỂ CON NGƯỜI 15 CHƯƠNG IV. KHẮC PHỤC .25 CHƯƠNG V. NHỮNG VỤ TAI NẠN ẢNH HƯỞNG NGHIÊM TRỌNG ĐẾN CON NGƯỜI 31 TÀI LIỆU THAM KHẢO 37 LỚP LÝ 4 CN TRANG 4 AN TOÀN BỨC XẠ ThS TRƯƠNG TRƯỜNG SƠN CHƯƠNG I. CÁC LOẠI BỨC XẠ Các nguồn phóng xạ (bao gồm các nguồn phóng xạ và các thiết bị bức xạ) phát ra các hạt bức xạ như hạt anpha, beta, gamma và neutron. Các bức xạ có những ảnh hưởng khác nhau khi chiếu lên cơ thể con người. 1. Bức Xạ Alpha. Bức xạ alpha được phát ra bởi các nguyên tử của các nguyên tố nặng như Uran, Radi, Radon và Plutoni. Trong không gian, bức xạ alpha không truyền đi được xa và bị cản lại toàn bộ bởi một tờ giấy hoặc bởi lớp màng ngoài của da. Tuy nhiên, nếu một chất phát tia alpha được đưa vào trong cơ thể, nó sẽ phát ra năng lượng ra các tế bào xung quanh. Ví dụ trong phổi, nó có thể tạo ra liều chiếu trong đối với các mô nhạy cảm, mà các mô này thì không có lớp bảo vệ bên ngoài giống như da. 2. Bức Xạ Beta. Bao gồm các electron có khối lượng gần 1/2000 khối lượng của một proton hay neutron, nhỏ hơn rất nhiều so với các hạt alpha và nó có thể xuyên sâu hơn. Tia beta được phát ra từ một số vật liệu phóng xạ, chẳng hạn như Triti, Carbon-14, Photpho-32, và Stronti-90. Tia beta có thể bị cản lại bởi tấm kim loại, kính hay quần áo bình thường và nó có thể xuyên qua được lớp ngoài của da. Nó có thể làm tổn thương lớp da bảo vệ. Trong vụ tai nạn ở nhà máy điện hạt nhân Chernobyl năm 1986, các tia beta mạnh đã làm cháy da những người cứu hoả. Nếu các bức xạ beta phát ra trong cơ thể, nó có thể chiếu xạ trong lên các mô trong đó. 3. Bức Xạ Gamma. Bức xạ gamma là dạng năng lượng sóng điện từ. Nó đi được khoảng cách lớn trong không khí và có độ xuyên mạnh. Tia gamma được tạo ra do sự tự phân rã của chất phóng xạ, chẳng hạn như Cobalt-60 và Xedi-137. Khi tia gamma bắt đầu đi vào vật chất, cường độ của nó cũng bắt đầu giảm. Trong quá trình xuyên vào vật chất, tia gamma va LỚP LÝ 4 CN TRANG 5 AN TỒN BỨC XẠ ThS TRƯƠNG TRƯỜNG SƠN chạm với các ngun tử. Các va chạm đó với tế bào của cơ thể sẽ làm tổn hại cho da và các mơ ở bên trong. Các vật liệu đặc như chì, bê tơng là tấm chắn lý tưởng đối với tia gamma. 4. Bức Xạ Neutron. Hạt neutron được giải phóng sau phản ứng phân hạch hạt nhân của Uranium hoặc Plutonium, bản thân nó khơng phải là bức xạ ion hố, nhưng nếu va chạm với các hạt nhân khác, nó có thể kích hoạt các hạt nhân hoặc gây ra tia gamma hay các hạt điện tích thứ cấp gián tiếp gây ra bức xạ ion hố. Neutron có sức xun mạnh hơn tia gamma và chỉ có thể bị ngăn chặn lại bởi tường bê tơng dày, bởi nước hoặc tấm chắn Paraphin. Bức xạ neutron chỉ tồn tại trong lò phản ứng hạt nhân và các nhiên liệu hạt nhân. 5. Bức Xạ Tia X. Tia X có những đặc điểm tương tự như tia gamma, nhưng bức xạ gamma được phát ra bởi hạt nhân ngun tử, còn tia X do con người tạo ra trong một ống tia X mà bản thân nó khơng có tính phóng xạ. Tia X bao gồm một hỗn hợp của các bước sóng khác nhau, trong khi năng lượng tia gamma có một giá trị cố định (hoặc hai) đặc trưng cho các chất phóng xạ. CHƯƠNG II. CÁC NGUỒN CHIẾU XẠ Nguồn chiếu xạ được chia thành hai loại gồm: chiếu xạ tự nhiên và chiếu xạ nhân tạo. Nguồn phóng xạ nhân tạo do con người chế tạo bằng cách chiếu các chất trong các lò phản ứng hạt nhân hay máy gia tốc. Nguồn phóng xạ tự nhiên gồm các chất phóng xạ có nguồn gốc bên ngồi trái đất như các tia vũ trụ và các chất phóng xạ có nguồn gốc từ trái đất như các chất phóng xạ có trong đất đá, trong khí quyển, trong nước. LỚP LÝ 4 CN TRANG 6 AN TOÀN BỨC XẠ ThS TRƯƠNG TRƯỜNG SƠN 1. Chiếu Xạ Tự Nhiên Bức xạ ion hóa từ các nguồn phóng xạ tự nhiên chiếu xạ lên con người theo hai con đường: chiếu xạ trong do các nguyên tố phóng xạ được hấp thụ vào cơ thể qua thức ăn, nước, qua hít thở không khí, chính các đồng vị phóng xạ có trong cơ thể (Potassium- 40, C-14, Ra-226) và chiếu xạ ngoài bởi các nguyên tố phóng xạ có trong tự nhiên như trong đất đá, các bức xạ trong các tia vũ trụ xâm nhập vào khí quyển trái đất. a. Bức xạ vũ trụ. Các bức xạ proton, alpha,… năng lượng cao rơi vào khí quyển trái đất từ không gian bên ngoài gọi là các tia vũ trụ. Tia vũ trụ có năng lượng cỡ từ hàng chục mev đến 10 20 eV hay cao hơn. Trong số các đồng vị có nguồn gốc từ tia vũ trụ có đóng góp đáng kể vào liều chiếu xạ trong, phải kể đến 3 7 14 , ,H Be C , và 24 Na . Trong số 4 đồng vị này thì 14 C có đóng góp lớn hơn cả. Hoạt độ phóng xạ gây bởi 14 C có trong cơ thể người được đánh giá vào khoảng 50 Bq/g, tương ứng với liều hiệu dụng là 12μSv/năm. Bức xạ vũ trụ được chia làm hai loại: • Bức xạ vũ trụ từ thiên hà Chúng được sinh ra từ các vật thể vũ trụ rất xa trái đất, thành phần bao gồm 92,5% là các hạt proton năng lượng cao và khoảng 7% là các hạt alpha và các hạt ion nặng hơn, phần còn lại là các electron, photon, neutrino. • Bức xạ vũ trụ từ mặt trời Chúng được sinh ra từ các vụ nổ trong mặt trời và thay đổi theo chu kỳ hoạt động của mặt trời. Chúng tương tác với hạt nhân nguyên tử không khí và tạo ra những tia bức xạ thứ cấp bao gồm electron, gamma, proton, neutron, mezon,… với năng lượng tương đối thấp, vào khoảng ≤ 400 MeV và có cường độ rất lớn ≈ 10 6 – 10 7 hạt/cm 2 .s. Cũng có nhưng trường hợp đặc biệt, chúng có năng lượng một vài GeV. Con người chủ yếu bị chiếu xạ bởi những tia bức xạ thứ cấp. b. Các bức xạ trong vỏ trái đất • Bức xạ từ mặt đất LỚP LÝ 4 CN TRANG 7 AN TỒN BỨC XẠ ThS TRƯƠNG TRƯỜNG SƠN Các nhân phóng xạ trong vỏ trái đất gồm các họ phóng xạ Uranium, Thorium và các hạt nhân phóng xạ nhẹ khác như K 40 , Rb 87 ,… chiếu xạ này trung bình khoảng 0,45 mSv/năm, tuy nhiên có thể đạt đến 1,8 mSv/năm và nhiều nơi trên trái đất lên tới 16 mSv/năm (bang Nimasgerais ở Brazil, bang Kerela ở Ấn Độ). • Bức xạ từ khơng khí Do khí phóng xạ bốc lên từ vỏ trái đất (chủ yếu là khí radon). Chiếu xạ gây nên bởi ngun nhân này là tương đối yếu, trung bình 0,05 mSv/năm. Radon-222 ( 222 Rn ) và các sản phẩm phân rã sống ngắn của nó ( 218 214 214 214 , , ,Po Pb Bi Po ) xâm nhập vào cơ thể người qua đường hơ hấp. Trong khơng khí gần mặt đất, lượng 222 Rn thay đổi trong khoảng từ 0,1 đến 10 Bq/m 3 (trung bình là 3 Bq/m 3 ). Chu kỳ bán rã của 222 Rn là 3,8 ngày. • Bức xạ trong các vật liệu xây dựng Đó là các bức xạ của Uranium, Thorium và Potassium có chứa trong các vật liệu như: cát sỏi, xi măng, bê tơng, tường khơ, gỗ, gạch nung… Radon thốt ra từ đất và các vật liệu xây dựng, do đó lượng radon trong các phòng kín lớn hơn rất nhiều so với ở ngồi trời. Trên phạm vi tồn cầu, trong quy mơ của từng nước, người ta đã nghiên cứu xác định lượng radon trong các nhà ở: Ở châu Âu trung bình từ 20 đến 50 Bq/m 3 ; ở mỹ trung bình là 55 Bq/m 3 nhưng trong khoảng 1-3% các nhà một căn hộ riêng, tức là khoảng hàng triệu nhà, lượng radon lên tới 300 Bq/m 3 . Ở Việt Nam, chưa có đầy đủ số liệu thống kê, tuy nhiên kết quả của một số nghiên cứu cho thấy: lượng radon trong nhà ở khu vực Hà Nội vào khoảng 30 Bq/m 3 , ở miền núi thường lớn hơn vài lần. Lượng radon trong nhà ở phụ thuộc vào vùng địa lý, tuỳ thuộc vào mùa trong năm và các yếu tố địa lý, khí hậu . Trong một nhà: tầng thấp có lượng radon nhiều hơn tầng cao, trong phòng thống, lượng radon ít hơn so với trong phòng kín. • Bức xạ từ nước và thức ăn LỚP LÝ 4 CN TRANG 8 AN TỒN BỨC XẠ ThS TRƯƠNG TRƯỜNG SƠN Nước có chứa K 40 và các ngun tố phóng xạ khác gây chiếu xạ lên cơ thể trung bình đạt tới 0,25 mSv/năm. Các bức xạ tự nhiên này chiếu xạ lên cơ thể con người theo hai cách: chiếu xạ trong do ăn uống, hít phải và chiếu xạ ngồi. Liều chiếu xạ do bức xạ tự nhiên trung bình lên người ở vùng “bình thường” được cho trong bảng. Bảng 1: Liều lượng con người nhận do bức xạ tự nhiên Nguồn Liều bức xạ tự nhiên trung bình mỗi người nhận được trong một năm Từ đất Từ vũ trụ Từ thức ăn Từ khơng khí 0,48 mSv 0,38 mSv 0,24 mSv 1,30 mSv Tổng cộng 2,40 mSv 2. Chiếu Xạ Nhân Tạo a. Chiếu xạ y tế: Trong lĩnh vực y tế hiện nay đang sử dụng khá phổ biến các nguồn bức xạ để phục vụ việc chẩn đốn, điều trị bệnh (đặc biệt là điều trị ung thư) như máy X-quang chẩn đốn, máy xạ trị và dược chất phóng xạ . Tuy nhiên, đây cũng là “con dao hai lưỡi” bởi nếu khơng được đầu tư trang thiết bị đủ điều kiện an tồn và kiểm sốt chặt chẽ thì đây lại là một tác hại rất nguy hiểm đối với nhân viên y tế, người bệnh và mơi trường. Trong chiếu xạ nhân tạo thì chiếu xạ y học là nguồn chủ yếu. Trong đó, liều lượng đóng góp chủ yếu là do chuẩn đốn bằng X-quang. LỚP LÝ 4 CN TRANG 9 AN TỒN BỨC XẠ ThS TRƯƠNG TRƯỜNG SƠN Bảng 2: Liều lượng do chiếu xạ y học Nguồn gốc mSv/năm X-quang và chuẩn đốn X-quang và phóng xạ điều trị Chuẩn đốn y học hạt nhân Điều trị y học hạt nhân 0.60 0.03 0.002 <1 Hiện nay, trong y tế, các nguồn phóng xạ được sử dụng để chuẩn đốn và điều trị bệnh. Có thể phân nguồn phóng xạ trong lĩnh vực y tế thành 2 loại: một là nguồn từ máy X-quang, nghĩa là dùng chùm tia X có cường độ tương đối mạnh chiếu nhanh trong thời gian ngắn dùng trong chụp hình giúp cho việc chẩn đốn bệnh. Ngồi ra còn có nguồn từ máy phát tia X, các nguồn phóng xạ phát ra các chùm tia tương đối yếu và được chiếu liên tục trong soi hình. Nguồn thứ hai là sử dụng các đồng vị phóng xạ để điều trị bệnh. Nguồn này lại được chia làm 2 loại: nguồn kín và nguồn hở. Nguồn kín là các máy có sử dụng đồng vị phóng xạ như máy xạ trị Cobatl, máy gia tốc điện tử tuyến tính tạo chùm electron hay tia X với năng lượng 4-25MeV, dao phẫu thuật bằng tia gamma . Nguồn hở là các chất phóng xạ được đưa trực tiếp vào trong cơ thể qua đường tiêu hóa hoặc tiêm để chẩn đốn và chữa trị bệnh (hay còn gọi là phương pháp điều trị chiếu trong) bằng cách tiêm hoặc uống. Các nguồn này thường phát ra năng lượng bức xạ beta. Bảng 3: Một số đồng vị phóng xạ sử dụng trong y tế ĐVPX Phát ra bức xạ ứng dụng Bi-213 (46 m) Anpha Điều trị ung thư Co-60 (5,27 y) Gamma Xạ trị ngồi, khử trùng Ho-166(26h), Cu-64 (13 h) Chẩn đốn, điều trị I-125 (60d) Chẩn đốn Ir-192 (74 d), Pd-103 (17 d) Xạ trị trong Fe-59 (46 d) Chẩn đốn Lu-177 (6,7 d), I-131 (8 d) Gamma Chụp ảnh P-32 (14 d), Y-90 (64 h) Beta Xạ trị Re-186 (3,8 d), Sm-153 (47 h), Sr-89 (50 d) Beta, gamma yếu Giảm đau C-11, N-13, O-15, F-18, Cu-64 (13 h) Positron Trong máy pet chẩn đốn LỚP LÝ 4 CN TRANG 10 [...]... và các hệ thống trong cơ thể Tác động của bức xạ ion hóa lên cơ thể con người qua hai cơ chế: trực tiếp và gián tiếp 1 Cơ Chế Tác Dụng Của Bức Xạ Ion Hóa Lên Con Người a Cơ chế trực tiếp: Cơ chế này xảy ra khi bức xạ ion hóa các phân tử hữu cơ (chính là các phân tử ADN trong tế bào) Những bức xạ với năng lượng lớn (anpha) khi đi vào cơ thể sẽ trực tiếp phá vỡ các tế bào gây ion hóa, làm đứt gãy các... chiếu xạ lên con người cũng gây ra những ảnh hưởng không nhỏ đến sức khỏe của họ Mà ảnh hưởng nghiêm trọng nhất đến những cư dân sống tại và gần sát trung tâm các vụ nổ LỚP LÝ 4 CN TRANG 14 AN TOÀN BỨC XẠ ThS TRƯƠNG TRƯỜNG SƠN CHƯƠNG III TÁC HẠI CỦA BỨC XẠ ION HÓA LÊN CƠ THỂ CON NGƯỜI Các bức xạ hạt nhân có năng lượng đủ lớn để gây ion hóa Sự ion hóa nguyên tử hay phân tử làm thay đổi tính chất hóa học... này là ở chỗ sự tổn thất có thể truyền cho con cháu và các thế hệ mai sau của người bị chiếu xạ Các yếu tố ảnh hưởng đến cơ chế tác động của bức xạ lên cơ thể con người: Liều hấp thụ D-năng lượng bức xạ truyền cho cơ thể Liều tương đương H-đặc tính của từng loại bức xạ-trọng số bức xạ Liều hiệu dụng E-đặc tính của mô hay cơ quan Cách chiếu xạ: • Chiếu liều cao 1 lần, nhiều lần • Chiếu liều thấp... riêng lẻ Sự ảnh hưởng này có thể chia làm hai giai đoạn: Hiệu ứng Somatic (cá thể) xuất hiện do sự tổn thương các tế bào bình thường của cơ thể và chỉ ảnh hưởng lên người bị chiếu xạ Hiệu ứng Hereditary (di truyền) xuất hiện do sự tổn thất của các tế bào thuộc các cơ quan sinh sản, các bộ phận sinh dục Sự khác nhau quan trọng trong trường hợp này là ở chỗ sự tổn thất có thể truyền cho con cháu và... các cơ quan khác nhau trong cơ thể hợp lại và tạo ra các hội chứng của chiếu xạ cấp LỚP LÝ 4 CN TRANG 24 AN TOÀN BỨC XẠ ThS TRƯƠNG TRƯỜNG SƠN CHƯƠNG IV KHẮC PHỤC 1 Mức Chiếu Xạ Được Phép Giới Hạn Nhiệm vụ chủ yếu của việc bảo vệ chống bức xạ ion hóa là không để sự chiếu xạ trong và ngoài lên cơ thể có thể vượt quá liều lượng được phép giới hạn, nhằm phòng ngừa các bệnh thân thể và di truyền của con người. .. ion hóa, làm đứt gãy các mối liên kết trong các gen, các nhiễm sắc thể của tế bào, làm sai lệch cấu trúc gen và nhiễm sắc thể, gây tổn thương đến chức năng của tế bào b Cơ chế gián tiếp: Cơ chế này xảy ra khi bức xạ ion hóa các phân tử nước, sau đó các sản phẩm độc hại của các phân tử nước tác dụng lên các phân tử hữu cơ Trong cơ thể người có 70% là nước, trong tế bào có khoảng 1,2.107 phân tử nước... các triệu chứng cụ thể Những thay đổi hóa học dẫn đến các thay đổi sinh học vì nó có thể ảnh hưởng đến các tế bào riêng lẻ theo các cách khác nhau: • Giết chết tế bào trong thời gian ngắn • Ngăn cản hoặc làm chậm trễ sự phân chia tế bào • Thay đổi vĩnh viễn tế bào và truyền cho tế bào con cháu LỚP LÝ 4 CN TRANG 16 AN TOÀN BỨC XẠ ThS TRƯƠNG TRƯỜNG SƠN Ảnh hưởng của bức xạ lên cơ thể người chính là gây... gây nên trên ADN là đủ lớn, thì có thể quan sát thấy những rối loạn của nhiễm sắc thể (Chromosome Aberration) Rối loạn nhiễm sắc thể xảy ra khi một đoạn dài của ADN bị thay đổi, nó bao gồm: nhân đôi (Duplication), bị cắt bỏ (Deletion), thêm vào một đoạn gen (Inversion), chuyển đoạn gen sang nhiễm sắc thể khác (Translocation) Những rối loạn NST rất tiêu biểu do tác dụng của bức xạ là sự hình thành NST... phóng xạ trên bề mặt một vụ nổ của 1 lượng phân hạch megaton LỚP LÝ 4 CN TRANG 13 AN TOÀN BỨC XẠ ThS TRƯƠNG TRƯỜNG SƠN Bên cạnh các nhân phóng xạ với thời gian sống ngắn ảnh hưởng ngay lập tức lên cơ thể còn có các tro bụi phóng xạ khác có thời gian sống rất lâu Chính vì vậy các triệu chứng nó gây ra cho con người không thể sớm phát hiện mà nó tích tụ lâu dần trong cơ thể phá hoại các tế bào, từ đó... quả của các tổn thương ở nhiều mức độ liên tục diễn ra trong cơ thể sống từ tổn thương phân tử, tế bào, mô đến tổn thương các cơ quan và các hệ thống của cơ thể Hậu quả của các tổn thương này làm phát sinh những triệu chứng lâm sàng, có thể dẫn đến tử vong Bên cạnh đó, trong các tế bào còn có quá trình phục hồi tổn thương Sự phục hồi này cũng diễn ra từ mức độ phân tử, tế bào, mô đến hồi phục các cơ . các cơ quan và các hệ thống trong cơ thể. Tác động của bức xạ ion hóa lên cơ thể con người qua hai cơ chế: trực tiếp và gián tiếp. 1. Cơ Chế Tác Dụng Của. thất có thể truyền cho con cháu và các thế hệ mai sau của người bị chiếu xạ. Các yếu tố ảnh hưởng đến cơ chế tác động của bức xạ lên cơ thể con người: