Загрязнение биосферы радионуклидами и последствия для человека

Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования  «Башкирский государственный медицинский  университет» Министерства здравоохранения  и социального развития Российской Федерации

 

 

 

 

 

курсовая работа

на тему: «Загрязнение биосферы радионуклидами и последствия для человека»

 

 

 

 

 

Выполнила: студентка 1 курса

очной формы  обучения

группы  МПФ-101Б

Гараева Л.Р.

Проверила: Хазеева Г.Д.

 

 

 

 

 

Уфа 2012

СОДЕРЖАНИЕ

     Введение………………………………………………………….……. 3

1. Обнаружение радионуклидов в атмосфере……………………….6
2. Образование радионуклидов и их последствия……………….….9
3. Виды радионуклидов и их свойства…………………………..….14
4. Влияние радионуклидов  на человека и окружающую среду….15
5. Борьба с радионуклидами…………………………………………17

Заключение………………………………………………………..........24

Список литературы…………………………………………………….27

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

Радиоактивное загрязнение биосферы — превышение естественного уровня содержания в окружающей природной среде радиоактивных веществ. Оно может быть вызвано как естественными, так и антропогенными факторами ( разработка радиоактивных руд, аварии на АЭС, испытание ядерного оружия и др. ).

Радиоактивное загрязнение биосферы представляется одним из важнейших видов воздействия человека при его производственной деятельности в современных условиях, поэтому необходимо еще раз вернуться к его рассмотрению. В целом этот вид загрязнения представляет собой превышение естественного уровня содержания в окружающей среде радиоактивных веществ. Оно может быть вызвано испытаниями ядерного оружия, ядерными взрывами и утечками радиоактивных компонентов в результате аварий на атомных электрических станциях, на предприятиях по производству и обогащению ядерного топлива и ядерных боеприпасов при их транспортировке, при разрушениях на транспортных средствах с ядерным двигателем ( надводные и подводные суда, космические аппараты и т. п. ), на предприятиях по захоронению ядерных отходов, в исследовательских лабораториях, при добыче радиоактивных руд и т. д. В частности, при авариях на АЭС особенно резко увеличивается загрязнение среды радионуклидами ( стронций-90, цезий-137, церий-141, йод-131, рутений-106 и др. ).

Усиление  контроля за радиоактивным загрязнением биосферы требует постоянного повышения чувствительности и разрешающей способности методов радиоизотопного анализа, а также надежной идентификации радионуклидов. Именно ненадежность идентификации определяемых нуклидов, особенно когда речь идет о следовых концентрациях или о матрицах, содержащих смесь нескольких изотопов одного элемента, является наиболее уязвимым местом радиоизотопного анализа.

Источниками радиоактивного загрязнения биосферы могут быть выпадение радиоактивных  аэрозолей, поступивших в стратосферу  в результате испытаний ядерного оружия ; выпадение радиоактивных изотопов, образовавшихся в результате уничтожения в высоких слоях атмосферы ядерных энергетических установок ; отходы атомной промышленности, захороненные с нарушением технологии или потерянные при транспортировке ; все виды стоков, сбросов и выбросов при работе и авариях на атомных электростанциях ( АЭС ), подводных и надводных судах с атомными двигателями ; радиоактивные вещества, попавшие в биосферу в результате аварийных ситуаций и несчастных случаев, связанных с атомным оружием ; неконтролируемые источники радиации ( отходы урановых шахт, производства, на которых используются радиоактивные изотопы, заводы по переработке горючих веществ ). Радиоактивное загрязнение биосферы тем более опасно, что использование радиоактивных изотопов в промышленности и энергетике локализовано в районах с наибольшей плотностью населения.

Источниками радиоактивного загрязнения  биосферы могут быть выпадение радиоактивных аэрозолей, поступивших в стратосферу в результате испытаний ядерного оружия ; выпадение радиоактивных изотопов, образовавшихся в результате уничтожения в высоких слоях атмосферы ядерных энергетических установок ; отходы атомной промышленности, захороненные с нарушением технологии или потерянные при транспортировке ; все виды стоков, сбросов и выбросов при работе и авариях на атомных электростанциях ( АЭС ), подводных и надводных судах с атомными двигателями ; радиоактивные вещества, попавшие в биосферу в результате аварийных ситуаций и несчастных случаев, связанных с атомным оружием ; неконтролируемые источники радиации ( отходы урановых шахт, производства, на которых используются радиоактивные изотопы, заводы по переработке горючих веществ ). Радиоактивное загрязнение биосферы тем более опасно, что использование радиоактивных изотопов в промышленности и энергетике локализовано в районах с наибольшей плотностью населения.

Другим источником радиоактивного загрязнения биосферы являются радионуклиды, образовавшиеся в процессе работы атомных реакторов. По своему составу они близки к изотопам, образующимся при ядерных взрывах. При нормальной работе АЭС в окружающую среду поступают марганец-54, кобальт-58, кобальт-60, иод-131, цезий-134, цезии-137, стронций-89, стронций-90 и тритий. Основной путь их утечки из реактора — диффузия осколков деления через стенки тепловыделяющих элементов и проникновение через микротрещины в стенках и дефекты в соединениях. Наиболее заметно появление радионуклидов в окружающей среде при изменении нагрузки реактора, изменении давления в системе охлаждения и особенно при замене отработанных тепловыделяющих элементов на новые.

Стронций  радиоактивный ( 89Sr, Sr и др. ) — искусственные радиоактивные изотопы С. Долгоживущий радионуклид 90Sr ( период полураспада — 27,7 года ) — один из важных компонентов радиоактивного загрязнения биосферы. Попадая в окружающую среду включается, гл. При оценке загрязнения биосферы принято рассчитывать отношение 90SrCa в стронциевых единицах ( 1 с.

Хром  ( Сг ) — тяжелый, голубовато-серебристый химически малоактивный металл. Применяют в качестве компонента нержавеющих сталей и сплавов, для нанесения декоративных и коррозионностойких покрытий. Среднесуточные ПДК в воздухе — 0,0015 мг/м3, ПДК в почве — 90 мг/кг. Цезий радиоактивный ( преимущественно, 137Cs ; в меньшей степени 134Cs ) — бета-гамма-излучающий радиоизотоп цезия ; один из главных компонентов радиоактивного загрязнения биосферы ( период полураспада — 30 лет ). Содержится в радиоактивных выпадениях, радиоактивных отходах, сбросах заводов, перерабатывающих отходы АЭС. Интенсивно сорбируется почвой и донными отложениями. В организме животных концентрируется преимущественно в мышцах и печени.

1. Обнаружение радионуклид в атмосфере

В 1954-1955 гг. стали появляться сообщения  ученых из различных стран мира (США, Японии, Швеции, СССР и др.) об обнаружении  в атмосфере таких радиоактивных  нуклидов, как стронций-90, цезий-137, церий-144, никогда ранее не присутствовавших в окружающем нас мире. Начали сказываться  последствия взрыва мегатонной атомно-водородной бомбы, которая в порядке испытаний  была взорвана 1 марта 1954 г. на уединенном островке Тихого океана - Бикини, на тысячи километров удаленном от населенных мест. Впервые стали проявляться  на земном шаре глобальные последствия  ядерного взрыва, произведенного в  любой точке нашей планеты.

Как известно, с 1954 г. начались усиленные  испытания ядерного оружия. Один экспериментальный  взрыв следовал за другим. Мощность взрываемых устройств возрастала. Одновременно возрастало загрязнение всей биосферы нашей планеты радиоактивными нуклидами, как короткоживущими, так и долгоживущими, время полураспада которых измерялось десятками и тысячами лет.

Вековая устойчивость окружающего  естественного радиоактивного фона оказалась нарушенной. Новые необычные  радионуклиды обнаруживались в атмосфере, почве, продуктах питания, в теле человека, создавая общую и локальную  повышенную облучаемость живых организмов. Человечество впервые столкнулось с таким явлением. Ничего не было известно ни о размерах растущего облучения, ни тем более о последствиях. Однако уже первые наблюдения вызвали большую озабоченность среди ученых. Им стало ясно, что взрывы ядерного оружия, производимые в районах, удаленных от населенных мест, изменяют уровни радиоактивности во всех точках земного шара. Следовательно, возникновение войны с массовым применением ядерных бомб, где бы она ни происходила, будет иметь последствия, гибельные для человечества, для жизни на Земле.

Лучшие умы мира, вложившие много  труда в исследование тайн строения атома, теперь, когда их самые смелые мечты были осуществлены, с ужасом увидели, что их открытия направлены против человечества, сеют страх, несут  разрушения и гибель.

Первым раздался голос величайшего  физика-теоретика нашего века Альберта Эйнштейна. По его инициативе, горячо поддержанной английским философом  Бертраном Расселом и французским  физиком Фредериком Жолио-Кюри, был опубликован манифест. Этот документ вошел в историю как призыв Рассела-Эйнштейна, предупреждавший мир о нависшей над человечеством опасности от возможного использования атомной энергии в военных целях.

"В трагической ситуации, вставшей  перед человечеством, - начинался  этот манифест, - мы чувствуем,  что ученые должны встретиться,  чтобы оценить ту опасность,  которая возникла в результате  создания оружия массового разрушения... Мы говорим об этом не как  представители той или иной  нации, континента, вероучения, а  как люди, представители человечества... Мы хотим научиться думать  по-новому. Мы хотим спросить себя, не какие шаги нужно предпринять,  чтобы обеспечить военную победу  одной стороны над другой, а  какие шаги необходимы, чтобы  предупредить войну, несущую гибель  обеим сторонам! .." (Манифест Рассела - Эйнштейна в кн.: Rotblat I. Pugwash. Изд-во АН ЧССР, 1967, с. 77.)

Под призывом Рассела-Эйнштейна стоят  подписи лауреатов Нобелевской  премии М. Борна, Ф. Жолио-Кюри, Л. Поллинга и других. Манифест кончается призывом заключить соглашения между Западом и Востоком, смягчающие политическую напряженность, исключить ядерное оружие как средство решения конфликтов.

Я привел выдержки из манифеста потому, что сейчас, 20 лет спустя, они звучат с новой силой в связи с  протестом передовой общественности против нейтронной бомбы, этого нового варварского оружия массового уничтожения  людей, применение которого грозит гибелью  цивилизации.

В августе 1955 г. в Лондоне состоялась первая встреча советских ученых с учеными Запада, на которой было принято решение о созыве международной встречи ученых, направленной против испытания ядерного оружия, против подготовки ядерной войны. Такая встреча состоялась в Канаде, в рыбацком поселке Пагуош (Новая Шотландия). Так началось сейчас уже всемирно известное движение ученых - Пагуошские встречи, направленные на поиски приемлемых решений для смягчения напряженности международной обстановки и предупреждения ядерных конфликтов.

Отражая настроения широкой общественности, Генеральная Ассамблея Организации  Объединенных Наций в 1955 г. постановила  включить в повестку дня своей  десятой сессии пункт, озаглавленный "Действие атомной радиации". 3 декабря 1955 г. была принята резолюция  об учреждении Научного комитета ООН  по действию атомной радиации (НКДАР) в составе ученых из 15 стран. Генеральная  Ассамблея поручила комитету собрать  все данные о радиологической  обстановке в мире, определить уровни излучений и радионуклидов в  окружающей среде, изучить действие ионизирующих излучений на человека и оценить опасность для человечества от всех имеющихся и возникающих  вновь источников радиации.

Советский Союз в НКДАР представлял  с 1956 г. крупный физиолог и радиобиолог  А. В. Лебединский, а с 1960 г. до наших  дней - автор этой книги. Научные  доклады комитета, представляемые через  каждые 2-4 года Генеральной Ассамблее  ООН, - ценнейшие научные сводки и  отражение взглядов крупнейших ученых мира, специалистов по этим вопросам.

 

2. Образование радионуклид и их последствия

Что же реально происходит при взрывах  атомных и водородных бомб в атмосфере, на поверхности Земли или под  водой? Во время взрыва в результате достижения критической массы ядерного горючего (уран-235, плуто-ний-239) идет распад атомных ядер (реакция деления) с  образованием многочисленных радионуклидов  с различным временем полураспада. Ниже представлен перечень этих радионуклидов, если не упоминать те из них, у которых  время полураспада меньше пяти суток (табл. 1).

 
Таблица 1. Основные радионуклиды, образующиеся в результате деления урана-235 или плутония-239

В момент взрыва образуется мощный поток  высокоэнергетичных нейтронов (как и при взрыве нейтронной бомбы). Под их воздействием возникают радиоактивные вещества из материалов оболочки бомбы, а если взрыв осуществлен на поверхности Земли, то и из элементов почвы и земных пород, из элементов атмосферы и воды (так называемая наведенная радиоактивность).

Из них наиболее опасны с точки  зрения облучения биосферы длительно живущие изотопы кобальт-60 (в. п. 5 лет), тритий (в. п. 12,4 лет), марганец-54 (в. п. 310 дней).

Все радионуклиды при высокой температуре  взрыва (2-3 млн. градусов) находятся  в газообразном состоянии и выбрасываются  с грибообразным облаком в  верхние слои атмосферы - стратосферу. Здесь при быстром охлаждении происходит конденсация радионуклидов  в аэрозоли различного диаметра. Благодаря  воздушным течениям (в основном с  востока на запад) массы воздуха, содержащие радиоактивные аэрозоли, довольно быстро распространяются в  широтном направлении с востока  на запад и в течение месяца относительно равномерно распределяются вокруг всего земного шара. Одновременно, но более медленно идет диффузия аэрозолей  в сторону полюсов. Благодаря  продолжающейся конденсации аэрозольных частиц под влиянием земного притяжения они будут постепенно снижаться и в средних широтах поступать в тропосферу - нижнюю часть атмосферы. В тропосфере радиоактивные аэрозоли вовлекаются в конденсирующиеся водяные пары и вместе с осадками (дождем, снегом) выпадают на поверхность Земли (радиоактивные осадки). При сухом климате осаждение аэрозолей происходит несколько медленнее. Исследования, проведенные с использованием аэростатных зондов и авиации, позволили определить скорости миграции радионуклидов. Время их пребывания в стратосфере составляет от 6 месяцев до года, а в тропосфере - от 3 до 6 месяцев. Таким образом, вся поступившая в атмосферу радиоактивность в течение одного-двух лет после взрыва оседает на поверхности Земли и океанов. При этом основная масса (до 80%) выпадает в том полушарии, в котором был осуществлен взрыв.