Загрязнение биосферы радиоактивными веществами, основные пути миграции и накопления в биосфере радиоактивных изотопов, опасных для челов

3.3 Содержание радиоактивных веществ в природных водах.

Миграция радиоактивных элементов из горных пород на земную поверхность происходит в основном с подземными водами.

Условия формирования естественных радиоактивных вод и обогащения природных вод радиоактивными элементами весьма разнообразны и сложны. Они определяются сложным комплексом геологических, гидрогеологических и физико-химических процессов. При этом, с одной стороны, подземные воды влияют на содержание радиоактивных элементов в горных породах, с другой – содержание радиоактивных элементов в подземных водах определяется их формой нахождения и концентрацией в горных породах и рудах.

Между содержанием радиоактивных элементов в горных породах и количеством  их в водах, соприкасающихся с этими породами, существует динамическое равновесие, которое при движении подземных вод постоянно нарушается в результате как радиоактивного распада, так и некоторых процессов взаимодействия подземных вод с горными породами (растворением, выщелачиванием, окислением, адсорбцией, осаждением, эманированием и т.д.).

Естественная радиоактивность в океане

3.4 Радионуклиды в атмосферном воздухе.

Наряду со стабильными химическими веществами в атмосферном воздухе постоянно присутствуют небольшие количества земных и космогенных радиоактивных нуклидов в виде аэрозолей и газов. К числу земных относятся частицы (аэрозоли) урана, радия, тория, источниками которых являются пылевые частицы вулканического происхождения, поднятые с поверхности Земли. Считается, что содержание пыли в приземном слое атмосферного воздуха населенных пунктов составляет около 100 мкг/м3.

Очевидно, что такая  малая концентрация этих радионуклидов не может оказывать существенного влияния на уровень радиоактивности окружающей среды. Основной фактор, определяющий радиоактивный фон атмосферы – 222Rn. Источником его является 226Ra, содержащийся в почве и горных породах. Концентрация радона в почвенном воздухе зависит не только от количества 226Ra, содержащегося в данной породе, но и от ее строения и интенсивности обмена почвенного воздуха с атмосферой.

3.5 Содержание радиоактивных веществ в тканях растений и животных.

В процессе естественного обмена веществ, происходящего между окружающей средой и живыми организмами, радиоактивные нуклиды участвуют наравне со стабильными. Этим и обусловлено присутствие их в тканях любых растений и животных. Вследствие органотропности некоторых тканей к определенным химическим веществам концентрация радиоактивных нуклидов может существенно превышать их концентрацию в окружающей среде. Радиоактивность тканей растений и животных в основном определяется присутствием в них 40K, в меньшей степени 226Ra и других нуклидов. Однако концентрация его в различных видах растений и тканях животных существенно варьируется.

Наряду с постоянным присутствием в объектах окружающей среды природных радионуклидов происходит заметное обогащение последней такими же нуклидами от источников, возникающих в результате деятельности человека.

К числу таких антропогенных источников относятся: минеральные удобрения, содержащие значительные количества ЕРН (естественных радионуклидов); строительные материалы, содержащие повышенную концентрацию ЕРН; сточные воды урановых рудников, предприятий по обогащению урана, от производства минеральных удобрений и т.д., удаляемые в воды; газоаэрозольные выбросы в атмосферу продуктов сжигания ископаемого топлива (угля, сланцев, нефти, газа); продукты сгорания табака, являющиеся источником загрязнения воздуха в помещениях.

Радионуклиды в теле человека

4. Техногенное загрязнение биосферы.

Все разнообразие искусственных источников ионизирующего излучения, воздействию которых подвергается население, можно свести к двум основным группам: загрязняющие радионуклидами окружающую среду и незагрязняющие.

К первой группе таких источников относятся предприятия атомной энергетики и ее топливного цикла, испытания ядерного оружия и промышленные ядерные взрывы. Ко второй группе – источники ионизирующих излучений, используемых для медицинских целей.

При оценке предприятий атомной энергетики как потенциальных источников загрязнения окружающей среды радиоактивными веществами необходимо учитывать санитарную значимость всех типов предприятий, входящих в состав ядерно-топливного цикла. Последний включает в себя добычу и обработку урана, превращение его в топливо, изготовление тепловыделяющих элементов (твэлов), использование их ядерных реакторов АЭС и регенерацию отработавшего топлива.

Аварии, связанные с поступлением радиоактивных веществ в окружающую среду с предприятий атомной энергетики, возможны на любом этапе топливного цикла, однако основную санитарную значимость представляют аварии на реакторах. Это обусловлено более серьезными потенциальными последствиями таких аварий для здоровья больших контингентов населения по сравнению с авариями на предшествующих этапах топливного цикла

4.1 Регенерация облученного топлива.

В процессе работы АЗС выгорает около 75 % первоначально находящихся в твэлах 235U – основного вида ядерного топлива для большинства типов реакторов. Поэтому одним из важнейших мероприятий, направленных на возможно полную технологию использования ядерного топлива, является переработка облученных твэлов в целях выделения оставшихся в них 235U и вновь образованного 239Pu от накопившихся продуктов деления урана.

4.2 Транспортирование радиоактивных материалов.

…..

4.3 Испытания ядерного оружия.

В зависимости от условий проведения ядерных взрывов последние подразделяются на воздушные, наземные, подземные и подводные. Наибольшую опасность как источники повсеместных (глобальных) загрязнений радиоактивными веществами представляют воздушные взрывы. При взрывах атомных и водородных бомб температура в них достигает нескольких миллионов градусов. В таких условиях все материалы, в том числе продукты деления (или синтеза), непрореагировавшее ядерное топливо, а также материалы активированных конструкций взрывного устройства, переходят в газообразное состояние. Возникает огненный, быстро расширяющийся шар, плотность газа в котором значительно ниже плотности окружающего воздуха.

Поэтому огненный шар быстро поднимается в верхние слои атмосферы, обусловливая инжектирование возникающих при взрыве радиоактивных веществ в соответствующие слои атмосферы. Радиоактивные частицы микронных и субмикронных размеров, инжектированные в тропосферу и стратосферу, осаждаются на поверхность Земли медленнее. Частицы, попавшие в тропосферу, в течении 20-40 суток перемещаются воздушными течениями и выпадают в виде тропосферных осадков.

Промышленные ядерные взрывы подразделяются на два типа: камуфлетные, при которых заряд размещается на глубине нескольких сотен метров от поверхности земли и основное количество образовавшихся радиоактивных веществ останется в полости, созданной взрывом, и экскавационные  (на выброс), в результате которых создаются соответствующие воронки, а огромная масса грунта перемещается требуемом направлении. При взрыве из воронки одновременно с грунтом в окружающую среду выбрасывается основная масса образующихся при взрыве радиоактивных продуктов. Примерно 95 % из них сорбируется выпадающим грунтом и остается в навале, остальные поступают в тропосферу. Преобладающее количество радионуклидов, выбрасывается в тропосферу и затем осаждающихся на поверхность почвы, обладает небольшим периодом полураспада. Поэтому загрязнения обширной территории на следе радиоактивного облака относительно не долговечны.

Однако вблизи места взрыва, особенно в пределах навала, возникающего вокруг воронки, вследствии отложения здесь большого количества радионуклидов, загрязнения могут быть довольно значительными на протяжении периода времени, измеряемого несколькими годами.

Таким образом, местные и тропосферные выпадения интенсивно загрязняют радиоактивными веществами не только территорию, прилегающую к воронке, но и формируют на местности радиоактивный след, протяженность которого в зависимости от мощности и условий взрыва может варьировать в широком диапазоне.

4.4 Использование ионизирующих излучений в медицине.

…..

5. Миграции и накопление биосферой радиоактивных изотопов.

5.1 Миграция радионуклидов в почвах.

Радионуклиды, отложившиеся на поверхности почвы, под воздействием различных факторов могут перемещаться в горизонтальном и вертикальном направлениях. Причиной горизонтального передвижения свежевыпавших радионуклидов может быть поверхностный сток после сильного дождя. Еще большее значение имеет смыв талыми водами радионуклидов, отложившихся в снегу за зиму.

Вертикальная миграция радионуклидов по профилю почвы может быть следствием механического переноса частиц, на которых сорбированы радионуклиды, а также результатом собственного перемещения свободных ионов. На обрабатываемых сельскохозяйственных почвах радионуклиды сравнительно равномерно распределяются в пределах пахотного слоя.

Некоторый механический перенос их с поверхности в глубжележащие слои почвы возможен вследствие деятельности дождевых червей и других роющих животных. В песчаных почвах радионуклиды могут мигрировать значительно глубже, чем в глинистых и черноземных.

5.2 Поступление радионуклидов в растения.

Загрязнение может происходить непосредственно путем осаждения радионуклидов, находящихся в воздухе, на поверхность надземных частей растений, фиксацией на ней, проникновение в глубь тканей, а также корневым путем, при котором радионуклиды, попавшие в почву, поглощаются корнями вместе с питательными веществами, необходимыми для жизнедеятельности растений. Кроме того растительность может быть загрязнена радионуклидами, содержащимися в частицах почвы, заносимых на поверхность растений ветром виде пыли, дождевыми брызгами и т.п.

Однако значение этого пути по сравнению с предыдущим невелика. Из атмосферного воздуха радионуклиды осаждаются на поверхность земли в виде частиц, паров или растворов (дождь, туман). В зависимости от того, в какой форме они осаждаются, степень загрязнения растений различна.

Глобальные выпадения радионуклидов происходили в результате наземных и воздушных испытаний ядерного оружия и крупных радиационных аварий (Чернобыль). Наиболее опасными из всех радионуклидов считаются йод-131, плутоний-239, стронций-90 и цезий-137. У радиоактивного йода период полураспада очень короткий, а выбросов плутония было очень мало. А вот стронций и цезий имеют относительно длинный период полураспада – 30 лет. Они-то  и являются основными дозообразующими изотопами. Масштабы опасности демонстрируют данные, предоставленные ведущим ветеринарным врачом- радиофизиком радиологического отдела Московской городской ветеринарной лаборатории Е. Гусевой: «К началу 21 века общая площадь земель, загрязненных радионуклидами на территории России, превышала 8 млн. гектаров».

Это что- же получается, что по -грибы да по ягоды в России лучше вообще не ходить? В какой-то степени, это утверждение верное. Однако есть один момент.

По своим химическим свойствам Цезий-137 является щелочным металлом и прекрасно растворяется в воде. На землях сельхозназначения благодаря вспашке резко усиливается вымывания радионуклидов, потому что пашня более рыхлая и вода быстро проходит через нее, задерживаясь в нижележащих слоях глины. Поэтому в культурных растениях радиоактивных изотопов почти нет. Другая ситуация с лесами и болотами, где и произрастают любимые многим черника, клюква.  По словам Е.Гусевой, листья и хвоя древесных пород, кустарники и надпочвенный покров являются первичными поглотителями радиоактивных выпадений. Когда они отмирают, радионуклиды переходят в лесную подстилку - мхи и лишайники, которые могут удерживать в себе эти элементы неопределенно долго. Изотопы не переходят в нижние слои почвы, а располагаются как раз на тех горизонтах,  откуда ягоды и грибы берут элементы для  минерального питания. Ситуацию усугубляет схожесть  химических свойств цезия-137 с калием и натрием. Клюква и черника избирательно поглощают эти элементы из почвы. Это их основные продукты питания, но отличить радионуклид от привычных продуктов своего питания они не могут. Происходит некий процесс замещения не опасных веществ радиоактивными изотопами, которые и накапливаются в грибах и ягодах.