Проблема забруднення біосфери радіонуклідами стронцію

Зміст

Вступ

Радіоактивне забруднення  біосфери - перевищення природного рівня вмісту в навколишньому природному середовищі радіоактивних речовин. Воно може бути викликано як природними, так і антропогенними факторами (розробка радіоактивних руд, аварії на АЕС, випробування ядерної зброї та ін.)

Радіоактивне забруднення біосфери представляється одним з найважливіших видів впливу людини його виробничої діяльності в сучасних умовах, тому необхідно ще раз повернутися до його розгляду. У цілому цей вид забруднення являє собою перевищення природного рівня вмісту в навколишньому середовищі радіоактивних речовин. Воно може бути викликано випробуваннями ядерної зброї, ядерними вибухами і витоками радіоактивних компонентів у результаті аварій на атомних електричних станціях, на підприємствах з виробництва та збагачення ядерного палива і ядерних боєприпасів при їх транспортуванні, при руйнуваннях на транспортних засобах з ядерним двигуном (надводні та підводні судна, космічні апарати, тощо), на підприємствах з поховання ядерних відходів, у дослідницьких лабораторіях, при видобутку радіоактивних руд і т. д. Зокрема, при аваріях на АЕС особливо різко збільшується забруднення середовища радіонуклідами (стронцій-90, цезій - 137, церій-141, йод-131, рутеній-106 та ін.)

Посилення контролю над радіоактивним забрудненням біосфери вимагає постійного підвищення чутливості і роздільної здатності методів радіоізотопного аналізу, а також надійної ідентифікації радіонуклідів. Саме ненадійність ідентифікації визначення нуклідів, особливо коли мова йде про слідових концентраціях або матрицях, що містять суміш кількох ізотопів одного елемента, є найбільш вразливим місцем радіоізотопного аналізу.

Джерелами радіоактивного забруднення біосфери можуть бути випадання  радіоактивних аерозолів, що надійшли в стратосферу в результаті випробувань ядерної зброї; випадання радіоактивних ізотопів, що утворилися в результаті знищення у високих шарах атмосфери ядерних енергетичних установок; відходи атомної промисловості, поховані з порушенням технології або втрачені при транспортуванні; всі види стоків, скидів і викидів при роботі і аваріях на атомних електростанціях (АЕС), підводних і надводних судах з атомними двигунами; радіоактивні речовини, що потрапили в біосферу внаслідок аварійних ситуацій і нещасних випадків, пов'язаних з атомною зброєю; неконтрольовані джерела радіації (відходи уранових шахт , виробництва, на яких використовуються радіоактивні ізотопи, заводи з переробки горючих речовин). Радіоактивне забруднення біосфери тим більш небезпечно, що використання радіоактивних ізотопів в промисловості та енергетиці локалізовано в районах з найбільшою щільністю населення.

Враховуючи  вищенаведене можна відзначити, що проблема радіоактивного забруднення  одна з найбільш важливих і небезпечних  в наш час. І Наведена інформація буде дуже важлива для вирішення екологічних проблем, знаючи джерела забруднення та методи боротьби з ними.

І Стронцій та його вплив на біосферу

І.1 Характеристика стронцію

 

Хімічний елемент II групи  періодичної системи Менделєєва, атомний номер 38, атомна маса 87,62, сріблясто-білий метал. Природний стронцій складається з суміші чотирьох стабільних ізотопів: ⁸⁴Sr, ⁸⁶Sr, ⁸⁷Sr і ⁸⁸Sr; найбільш поширений ⁸⁸Sr (82,56%). Штучно отримані радіоактивні ізотопи з масовими числами від 80 до 97, в тому числі ⁹⁰Sr (Т 1 / 2 = 27,7 року), що утворюється при діленні урану.

Поширення в природі. Середній вміст стронцію в земній корі (кларк) 3,4-10²% за масою, у геохімічних процесах він є супутником кальцію. Відомо близько 30 мінералів стронцію: найважливіші - целестин SrSO₄ і стронціаніт SrCO₃. У магматичних породах стронцій знаходиться переважно в розсіяному вигляді і входить у вигляді ізоморфної домішки в кристалічну решітку кальцієвих, калієвих і барієвих мінералів. У біосфері стронцій накопичується в карбонатних породах і особливо в опадах солоних озер і лагун (родовища целестину).

Практичне застосування металевого стронцію невелике. Він служить для розкислення міді та бронзи. ^-90Sr - джерело β-випромінювання в атомних електричних батареях. Стронцій використовується для виготовлення люмінофорів і фотоелементів, а також сильно пірофорних сплавів. Окис стронцію входить до складу деяких оптичних стекол і оксидних катодів електронних ламп. З'єднання стронцію забарвлюють полум'я в інтенсивний вишнево-червоний колір, завдяки чому деякі з них знаходять застосування в піротехніці. Стронціаніт вводять в шлак для очищення високосортних сталей від сірки і фосфору; карбонат стронцію додають до складу стійких до атмосферних впливів глазурі і емалей для покриття порцеляни, сталей і жароміцних сплавів. Хромат SrCrO₄ - дуже стійкий пігмент для виготовлення художніх фарб, титанат SrTiO₃ застосовують як сегнетоелектрик, він входить до складу п'єзокераміки. Стронцієвих солі жирних кислот («стронцієвих мила») використовують для виготовлення спеціальних консистентних мастил.

ІІ.2 Вплив стронцію на організм людини

 

Солі та сполуки стронцію малотоксичні, при роботі з ними слід керуватися правилами техніки  безпеки з солями лужних і лужноземельних металів.

Не слід плутати дію  на організм людини природного (нерадіоактивного, малотоксичного і більше того, широко використовується для лікування остеопорозу) та радіоактивних ізотопів стронцію. Ізотоп стронцію ⁹⁰Sr є радіоактивним з періодом напіврозпаду 28.9 років. ⁹⁰Sr зазнає β-розпад, переходячи в радіоактивний 90Y (період напіврозпаду 64 роки) Повний розпад стронцію-90, який потрапив у довкілля, відбудеться лише через кілька сотень років. ⁹⁰Sr утворюється при ядерних вибухах і викидах з АЕС.

Радіоактивний стронцій практично  завжди негативно впливає на організм людини:

1. Відкладається в скелеті  (кістках), вражає кісткову тканину  і кістковий мозок, що призводить  до розвитку променевої хвороби,  пухлин кровотворної тканини  і кісток.

2. Викликає лейкемію і  злоякісні пухлини (рак) кісток, а також ураження печінки і  мозку.

Стронцій з великою  швидкістю накопичується в організмі  дітей до чотирирічного віку, коли йде активне формування кісткової  тканини. Обмін стронцію змінюється при деяких захворюваннях органів  травлення та серцево-судинної системи. Шляхи потрапляння:

1. Вода (гранично допустима концентрація стронцію в Україні - 8 мг/л, а в США - 4 мг / л)

2. Їжа (томати, буряк, укріп, петрушка, редька, редиска, цибуля, капуста, ячмінь, жито, пшениця)

3. Інтрахеальне надходження

4. Через шкіру (нашкірне)

5. Інгаляційне (через повітря)

6. З рослин або через  тварин стронцій-90 може безпосередньо  перейти в організм людини.

Вплив нерадіоактивного стронцію проявляється вкрай рідко і лише за вплив інших чинників (дефіцит кальцію і вітаміну Д, неповноцінне харчування, порушення співвідношення мікроелементів таких як барій, молібден, селен та ін.) Тоді він може викликати у дітей «стронцієвий рахіт» і «уровську хворобу» - поразка і деформація суглобів, затримка росту та інші порушення. Біологічна дія 90Sr пов'язано з характером його розподілу в організмі (накопичення у скелеті) і залежить від дози β-опромінення, створюваного ним і його дочірнім радіоізотопом 90Y. При тривалому надходженні 90Sr в організм навіть у відносно невеликих кількостях, в результаті безперервного опромінення кісткової тканини, можуть розвиватися лейкемія і рак кісток. Істотні зміни в кістковій тканині спостерігаються при вмісті 90Sr в раціоні близько 1 мккюрі на 1 г Ca.

ІІ.3 Вплив стронцію на грунт, водойми, рослинний та тваринний  світ

 

Стронцій накопичується  в зелених рослинах, зокрема в  злакових (зерно), і з хлібопродуктами  надходить в організм людини. Через  сіно (корм) він потрапляє в тканини тварин (корів). Тому молоко - другий після хліба шлях надходження стронцію в організм людини. Нарешті, радіоактивний стронцій, що випав на поверхню водойм або змитий туди поверхневими стоками, легко поглинається одноклітинними водоростями (фітопланктон), по харчовому ланцюгу накопичується рачками та іншими дрібними тваринами (зоопланктон), а потім рибою.

Концентрація стронцію в  міру просування по харчовому ланцюгу зростає, в тілі деяких риб вона може бути в десятки тисяч разів вище, ніж у воді. Таким чином, риба, особливо її скелет, - інший поширений харчової канат надходження стронцію в організм людини. Нарешті, важливим джерелом радіоактивного стронцію є овочі і плоди.

Стронцій за своїми якостями, як уже говорилося, дуже близький до кальцію і циркулює в біосфері разом з ним. Атмосферне повітря є первинним резервуаром, звідки стронцій надходить у водойми і на сушу. Осадження радіонуклідів з повітря визначається гравітацією, осіданням на інертного пилу, постійно присутньої в атмосфері, і видаленням атмосферними опадами (дощем, снігом). Час перебування частинок радіоактивного стронцію в атмосфері становить 30-40 діб, а в стратосфері - кілька років.

Грунт має особливе значення як депо радіоактивного стронцію (майже  весь він знаходиться в рухливій формі). Спочатку він накопичується на її поверхні, а потім повільно перерозподіляється по її профілю. Стронцій засвоюється твердою фазою ґрунту значно слабкіше, ніж радіоактивний цезій. На міграцію радіоактивного стронцію в ґрунті впливають: кліматичні умови, рельєф місцевості, гідрологічний режим, характер рослинності, агротехнічні заходи і вид ґрунту. Ґрунти по мірі зростання поглинальної здатності радіоактивного стронцію, в свою чергу, можна розташувати в наступний ряд: чорнозем - каштанові - дерново-підзолисті.

У рослини радіоактивний  стронцій може надходити внаслідок  безпосереднього забруднення наземної їх частини (в момент випадіння радіонукліда і вторинного пилоутворення), поглинання з ґрунту через кореневу систему і зрошення водами, його містять. Ступінь затримування радіонукліда на рослинному покриві обумовлена ​​особливостями рослин, розмірами радіоактивних частинок і метеорологічними умовами. Осів на поверхню рослин стронцій-90 може нею всмоктуватися. Коефіцієнт затримки радіонуклідів глобальних випадінь дикої та сільськогосподарської рослинністю дорівнює приблизно 25%. Час видалення (дощем, вітром та ін) з трав'янистих рослин 50% затриманих радіонуклідів для зон помірного клімату становить 1-5 тижні. Накопичення радіоактивного стронцію назад пропорційно кількості обмінного кальцію в ґрунті, крім того, воно залежить від виду і сорту рослин. Так, найбільше його накопичується в бобових, при цьому в насінні, плодах і бульбах значно менше, ніж у листках і стеблах.

Радіоактивний стронцій в основному надходить  в організм тварин з кормами. Перехід радіонукліда в продукти тваринного походження залежить від його біологічної доступності, видових і вікових особливостей тварин і їх фізіологічного стану. У телят, ягнят, козенят і поросят всмоктування стронцію в кілька разів більше, ніж у дорослих тварин. Основна частина радіоактивного стронцію накопичується в кістках, переважно в епіфазах (суглобах). Таким чином, найбільша накопичення стронцію можливо в організмі, що росте, причому цей радіонуклід, який осів в кістках, вкрай важко видаляється з організму. За ступенем його накопичення в скелеті сільськогосподарських тварин їх можна розташувати в наступний ряд: велика рогата худоба - кози - вівці - свині - кури. Найбільше накопичення радіонукліда відзначається в паренхіматозних органах - печінці, нирках, легенях, мінімальне - в м'язах, а особливо - в сапі. За ступенем відкладення радіоактивного стронцію в м'язах і паренхіматозних органах сільськогосподарських тварин їх також можна скласти в ряд: велика рогата худоба - вівці - кури. У дорослих тварин стронцій в м'яких тканинах накопичується в більшій кількості, ніж у молодих, але в молодих тварин він виводиться значно швидше, ніж у дорослих. Збільшення в раціоні харчування тварин кальцію прискорює виведення стронцію-90. У лактуючих тварин радіонуклід в значних кількостях виводиться з молоком.

До 96% радіоактивного стронцію міститься в шкаралупі  яєць, 3,5 - в жовтку і 0,5% - у білку.

Водоймища становлять особливу небезпеку, оскільки в них радіоактивний  стронцій накопичується. Гідробіонтами, зокрема рибами, він засвоюється по харчовому ланцюгу і безпосередньо з води. При цьому вміст стронцію-90 в гідробіонтах залежить не тільки від його концентрації у воді, але і від ступеня її мінералізації: з її зменшенням накопичення радіонуклідів в гідробіонтах підвищується.

Висновки

 

Радіоактивні речовини займають особливе місце серед забруднювачів навколишнього середовища. Радіоактивність - мимовільне перетворення (розпад) ядер елементів, що приводить до зміни їх атомного номера або масового числа. Радіоактивні речовини випускають α-і β-частки, γ-і гальмівне випромінювання і нейтрони. 

До таких речовин можна  віднести стронцій. Сам стронцій, у своєму природному вигляді не створює особливої небезпеки для людини та навколишнього середовища, небезпечними є його ізотопи, наприклад, ⁹⁰Sr. Цей ізотоп спричиняє багато хвороб, таких як «стронцієвий рахіт», «уровську хворобу», лейкемію тощо. Небезпечними для людини є забруднення водойм, рослинного та тваринного світу. Оскільки через ланцюжки живлення, людина отримує заражені радіацією продукти харчування, що згубно відражається на її здоров'ї та нормальному функціонуванні організму. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список використаної літератури

 

1.А.П. Акимова.  «Экология» М.:2001г.

2.Николайкин, Н.И.  Экология: учебник дл вузов [Тест]/Н.И. Николайкин.- М.: Дрофа, 2005.

3. Андруз, Дж. Введение в химию окружающей среды. Пер. с англ. – М: Мир, 1999.

4. Доклад Научного комитета  ООН  по  действию  атомной  радиации

(1962 г.).  Документы  ООН, 1962.

5. Козлов В.Ф.,  Трошкин Ю.С. Справочник по радиационной безопас-

    ности. М., Атомиздат, 1967 г.