Құрманғазы Сағырбайұлы

 

 

 

 

 

 

 

2.Антропогенное радиоционное воздействие на биосферы

2.1.Радиоактивное загрязнение

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.).⁸

Характерные антропогенные  радиационные воздействия на окружающую среду:

• загрязнение атмосферы и территорий продуктами ядерных взрывов при испытаниях ядерного оружия
• отравление воздушного бассейна выбросами пыли, загрязнение территорий шлаками, содержащими радиоактивные вещества при сжигании ископаемых топлив в котлах электростанций,
• загрязнение территорий при авариях на атомных станциях и предприятиях.

Более локальные, но не менее  неприятные последствия - гибель озер, рек из-за неочищенных радиоактивных  сбросов промышленных предприятий.

      Значительную  опасность для живых существ,  для популяций организмов в  экосистемах представляют аварии  на предприятиях химической, атомной  промышленности, при транспортировании  опасных и вредных веществ.

Проблема радиоактивного загрязнения возникла в 1945 году после  взрыва атомных бомб, сброшенных на японские города Хиросиму и Нагасаки. Испытания ядерного оружия, производимое в атмосфере, вызвали глобальное радиоактивное загрязнение. Радиоактивные  загрязнения имеют существенное отличие от других. Радиоактивные  нуклиды - это ядра нестабильных химических элементов, испускающих заряженные частицы и коротковолновые электромагнитные излучения. Именно эти частицы и  излучения, попадая в организм человека, разрушают клетки, вследствие чего могут возникнуть различные болезни, в том числе и лучевая. При взрыве атомной бомбы возникает очень сильное ионизирующее излучение, радиоактивные частицы рассеиваются на большие расстояния, заражая почву, водоемы, живые организмы. Многие радиоактивные изотопы имеют длительный период полураспада, оставаясь опасными в течение всего времени своего существования. Все эти изотопы включаются в круговорот веществ, попадают в живые организмы и оказывают губительное действие на клетки. Очень опасен стронций, вследствие своей близости к кальцию. Накапливаясь в костях скелета, он служит постоянным источником облучения организма. Радиоактивный цезий (¹³⁷Cs) сходен с калием, его много в мышцах пораженных животных. Исследования показали, что в организме эскимосов Аляски, питающихся мясом оленей, в значительных количествах содержится цезий 137. Халатное отношение к хранению и транспортировке радиационных элементов приводит к серьезным радиационным загрязнениям.

При ядерном взрыве образуется громадное количество мелкой пыли, которая долго держится в атмосфере  и поглощает значительную часть  солнечной радиации. Расчеты ученых показывают, что даже при ограниченном, локальном применении ядерного оружия образовавшаяся пыль будет задерживать  большую часть солнечного излучения. Наступит длительное похолодание («ядерная зима»), которое неизбежно приведет к гибели все живое на Земле.

2.2.Источники радиоактивного  загрязнения

Источниками радиоактивного загрязнения биосферы могут быть выпадение радиоактивных аэрозолей, поступивших в стратосферу в результате испытаний ядерного оружия;⁹ 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.¹⁰

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.

Радиоактивное загрязнение  морей - основными источниками служат: испытания ядерного оружия, аварии на АЭС, судовых установках, сброс  радиоактивных отходов и др. Так, отходы английских и французских  атомных заводов загрязнили радионуклидами практически всю Северную Атлантику, особенно Северное, Норвежское, Гренландское, Баренцево моря. В загрязнение  акватории радиоактивными веществами Северного Ледовитого океана значительный вклад сделан и Россией (атомные  взрывы на Новой Земле, захоронение  в морях радиоактивных отходов  и др.). Например, в Карском море затоплены 11 тыс. контейнеров с радиоактивными отходами, а также 15 аварийных реакторов  с атомных подводных лодок.¹¹

Наиболее загрязнены воды Мирового океана опасными радионуклидами, которые, обладая высокой биоаккумулирующей  способностью, переходят по пищевым  целям и концентрируются в  морских организмах, создавая опасность, как для гидробионтов, так и  для человека.

Радиоактивные отходы это  побочные биологически или технически вредные вещества, которые содержат образовавшиеся в результате деятельности человека радионуклиды. В настоящее  время на 29 энергоблоках АЭС России хранится 140 тыс. куб. м жидких отходов, 8 тыс. куб. м твёрдых отходов (оборудование, строительный мусор). Пока полностью  не решена проблема радиоактивных отходов  и отсутствуют надёжные методы их утилизации. 
Наиболее приемлемый путь - это захоронение РАО на значительную глубину в земную кору. На территории России имеется 15 полигонов для захоронения РАО, а также крупные центры по утилизации жидких радиоактивных отходов (Челябинск-65, Красноярск-26). Однако эти районы стали зонами экологического бедствия. Так, в районе полигона "Маяк" (под Челябинском) радионуклидами уже загрязнено более 3 млн. га. Земель, почти все поверхностные водотоки, и как результат - здесь резко возросло количество онкологических заболеваний местного населения.

Наибольшую опасность  представляет радиоактивное загрязнение  биосферы в результате деятельности человека. В настоящее время радиоактивные  элементы достаточно широко используются в различных областях. Халатное отношение  к хранению и транспортировке  этих элементов приводит к серьезным  радиоактивным загрязнениям. Радиоактивное  заражение биосферы связано, например, с испытаниями атомного оружия.

Во второй половине нашего столетия начали вводить в эксплуатацию атомные электростанции, ледоколы, подводные лодки с ядерными установками. При нормальной эксплуатации объектов атомной энергии и промышленности загрязнение окружающей среды радиоактивными нуклидами составляет ничтожно малую  долю от естественного фона. Иная ситуация складывается при авариях на атомных  объектах. 

Так, при взрыве на Чернобыльской  атомной станции в окружающую среду было выброшено лишь около 5% ядерного топливам. Но это привело  к облучению многих людей, большие  территории были загрязнены настолько, что стали опасными для здоровья. Это потребовало переселения  тысяч жителей из зараженных районов. Повышение радиации в результате выпадения радиоактивных осадков  было отмечено за сотни и тысячи километров от места аварии.

В настоящее время все  острее встает проблема складирования  и хранения радиоактивных отходов  военной промышленности и атомных  электростанций. С каждым годом они  представляют все большую опасность  для окружающей среды. Таким образом, использование ядерной энергии  поставило перед человечеством  новые серьезные проблемы.¹²

3.Воздействие радиации на живой организм

3.1.Механизм воздействия радиоактивных выбросов на организм человека

Рассмотрим механизм воздействия  радиации на организм человека, пути воздействия  различных  радиоактивных веществ  на организм, их распространение в  организме, депонирование, воздействие  на различные органы и системы  организма и последствия этого  воздействия. Существует  термин «входные ворота радиации», обозначающий пути попадания  радиоактивных веществ и излучений  изотопов в организм.

Различные  радиоактивные  вещества по-разному проникают в организм человека. Это зависит от химических свойств радиоактивного элемента.

                     Виды радиоактивного излучения                 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 1.- Пути проникновения  радиации в организм

Таблица 1. - Виды радиоактивного излучения

Альфа-частицы представляют собой атомы гелия  без электронов, т.е. два протона  и два нейтрона. Эти частицы  относительно большие и тяжелые, и поэтому легко тормозят. Их пробег в воздухе составляет порядка  нескольких сантиметров. В момент остановки  они выбрасывают большое количество энергии на единицу площади, и  поэтому могут принести большие  разрушения.Из-за ограниченного пробега  для получения дозы необходимо поместить  источник внутрь организма. Изотопами, испускающими альфа- частицы, являются, например, уран (235U и 238U) и плутоний (239Pu).

Бета-частицы – это отрицательно или положительно заряженные электроны (положительно заряженные электроны называются позитроны). Их пробег в воздухе составляет порядка нескольких метров. Тонкая одежда способна остановить поток радиации, и, чтобы получить дозу облучения, источник радиации необходимо поместить внутрь организма, изотопы, испускающие бета-частицы – это тритий (3H) и стронций (90Sr).

Гамма-радиация – это разновидность электромагнитного излучения, в точности похожая на видимый свет. Однако энергия гамма-частиц гораздо больше энергии фотонов. Эти частицы обладают большой проникающей способностью, и гамма-радиация является единственным из трех типов радиации, способной облучить организм снаружи. Два изотопа, излучающих гамма-радиацию, - это цезий (137Сs) и кобальт (60Со).

 

Пути проникновения радиации в  организм человека

 

Радиоактивные изотопы               Радиоактивные частицы из          Изотопы, находящиеся в земле

могут проникать в организм        воздуха во время дыхания            или на ее поверхности, испус-

вместе  с  пищей  или водой.        могут попасть в легкие. Но          кая гамма-излучение, способны

Через  органы  пищеварения        они   облучают  не  только           облучить организм снаружи. Эти

они   распространяются   по         легкие,   а  также  распро-            изотопы также переносятся атмо-

всему организму.                           страняются по  организму.          сферными осадками.

 

 

 

 

 

 

 

В результате  воздействия  ионизирующего  излучения  на  организм человека  в тканях могут  происходить сложные физические,  химические и биохимические процессы.¹³

При попадании радиоактивных  веществ внутрь организма поражающее действие   оказывают   в   основном   альфа-источники,   а   затем   и бетта-источники, т.е. в обратной наружному облучению  последовательности. Альфа-частицы, имеющие  небольшую плотность ионизации, разрушают  слизистую  оболочку,  которая  является слабой защитой  внутренних органов по сравнению  с наружным кожным покровом.