Радиоактивное загрязнение окружающей среды

Текущая ситуация радиоактивного загрязнения

С конца XX века страны мира наращивают строительство АЭС, как более чистых источников энергии. Станции уменьшают выбросы соединений серы, азота. Построено почти 430 атомных реакторов.

Но их использование связано с негативными последствиями для человечества. Повышается радиационный фон на планете из-за аварий, утечек ядерного топлива.

В мире

Халатное отношение человека привело к загрязнению морей Северной Атлантики – Северного, Норвежского, Белого, Гренландского, Баренцева. В 1993 году были сброшены радиоактивные отходы в Японском море. И количество источников загрязнения постоянно растет.

Мировой океан ежегодно получает новые порции цезия-137, стронция-90, церия-144. Опасные вещества поедаются рыбами и попадают на стол человека.

До начала XXI века проводились испытания ядерного оружия. Облака от взрывов поднимались на высоту 30 км, подвергая загрязнению атмосферу, почву, водоемы.

В России

Общий фон российской территории соответствует нормам. Но при исследованиях найдены сотни городов, где загрязнение повышенной радиацией может угрожать здоровью населения.

Например, деятельность повышает фон в районах Челябинска, Свердловска, Кургана, Тюмени. В 1957 году здесь произошел аварийный выброс, загрязнивший территорию площадью до 400 км2.

Чернобыль 1986 года добавил миллионы вредных частиц, повысив радиоактивное загрязнение. По активности он равен 550 Хиросимам. Загрязнено 80% районов Белоруссии, Украины, до 20 областей России.

Кроме аварийных ситуаций остро стоит вопрос об утилизации опасных отходов. Это сложный технологический этап.

Проблему общего радиоактивного загрязнения усугубляет то, что ни на одной атомной станции нет безопасного оборудования для обеззараживания мусора. Не решен вопрос с уничтожением отработанных атомных лодок, которые стоят на стоянках временного хранения.

Все эти факты говорят, что радиоактивное загрязнение не улучшает экосистему планеты.

Загрязняющие радиоактивные компоненты

Радиационное загрязнение состоит компонентов, формирующих опасную среду. У каждого из них собственные физико-химические характеристики, главная из которых – период полураспада. Это срок, показывающий через какое время компонент утратит свои свойства до момента расщепления на части.

Среди компонентов особенно выделяются по степени опасности и сроку полураспада:

Дезактивация

Бригада по очистке от радиоактивного загрязнения после аварии на Три-Майл-Айленд .

Очистка от загрязнения приводит к образованию радиоактивных отходов, если радиоактивный материал не может быть возвращен для коммерческого использования путем переработки . В некоторых случаях больших площадей заражения загрязнение можно смягчить, закопав и укрыв загрязненные вещества бетоном, почвой или камнем, чтобы предотвратить дальнейшее распространение загрязнения в окружающей среде. Если тело человека загрязнено в результате проглатывания или травмы и стандартная очистка не может еще больше уменьшить загрязнение, тогда человек может быть загрязнен навсегда.

Некоторые из крупнейших территорий, подлежащих дезактивации, находятся в префектуре Фукусима , Япония. Национальное правительство находится под давлением, чтобы избавиться от радиоактивности из-за ядерной аварии на Фукусиме в марте 2011 года с максимально возможной территории, чтобы некоторые из 110 000 перемещенных лиц могли вернуться. Удаление основного опасного для здоровья радиоизотопа ( цезий-137 ) из низкоактивных отходов также может резко сократить объем отходов, требующих специального захоронения. Цель состоит в том, чтобы найти методы, которые могли бы удалить от 80 до 95% цезия из загрязненной почвы и других материалов, эффективно и без разрушения органических веществ в почве. Один из исследуемых — гидротермальный взрыв. Цезий отделяется от частиц почвы, а затем осаждается феррицианидом железа ( берлинская лазурь ). Это будет единственный компонент отходов, требующий специальных могильников. Цель состоит в том, чтобы снизить годовое воздействие загрязненной окружающей среды на один миллизиверт (мЗв) выше фона. Наиболее загрязненные районы, где дозы облучения превышают 50 мЗв / год, должны оставаться закрытыми, но некоторые районы, в которых в настоящее время меньше 5 мЗв / год, могут быть дезактивированы, что позволит 22000 жителей вернуться.

Чтобы помочь защитить людей, живущих в географических районах, подвергшихся радиоактивному загрязнению, Международная комиссия по радиологической защите опубликовала руководство: «Публикация 111 — Применение рекомендаций Комиссии по защите людей, проживающих в районах, подвергшихся длительному загрязнению, после ядерной аварии». или радиационная аварийная ситуация ».

Как утилизируют ядерные отходы

Россия использует несколько методов утилизации появляющихся радиоактивных отходов.

Сжигание опасного мусора

Ядерные отходы, которые утилизируются посредством сжигания, представляют собой предметы, подвергшиеся облучению (бумага, текстиль, бытовой мусор). Для этого способа используются специальные печи, предотвращающие выброс отравляющих веществ. Полученный пепел подлежит цементированию.

Сжатие и цементирование

Сжатие используется с целью уменьшения объема РАО при помощи прессования.

Цементирование — часто используемый метод. Опасные отходы помещаются в специализированные контейнеры и заливаются спецраствором.

Оба метода возможны только для отходов с низким или средним уровнем опасности.

Вторичное использование

Для некоторых радиоактивных отходов возможны переработка и вторичное использование. Россия использует технологии, позволяющие применять отработанный мусор в энергетике как топливо для реакторов.

Остекловывание

Одним из самых безопасных способов утилизации РАО является остекловывание. Боросиликатное стекло способно надежно удерживать радионуклиды длительное время.

Захоронение

Захоронение РАО находится под строгим контролем государства. Существует 2 вида захоронений:

• Могильники – наземные сооружения или неглубокие углубления, могут сохранять ядерный мусор несколько десятков лет.
• Хранилища на дне океана или отработанных шахт. Они рассчитаны на сотни лет.

К местам захоронений предъявляется ряд строгих правил:

• Расстояние до ближайшего населенного пункта не должно быть меньше 20 км. Кроме того создают санитарную зону вокруг (1 км).
• Место захоронения  находится на стабильной территории, не подверженной землетрясениям, затоплению, оползням.
• Запрещается устраивать захоронения рядом с водоемами и около строек.
• Необходимые постройки должны быть из материалов, которые не пропускают радиационное излучение.

Источники радиоактивного загрязнения окружающей среды

Развитие жизни на Земле всегда происходило в присутствии радиационного фона окружающей среды. Радиоактивное излучение определяется естественным радиационным фоном и искусственным. Естественный радиационный фон – представляет собой ионизирующее излучение от природных источников космического и земного происхождения, действующих на человека на поверхности земли.

Космические лучи представляют собой поток частиц (протонов, альфа-частиц, тяжёлых ядер) и жёсткого гамма-излучения (это так называемое первичное космическое излучение).

При взаимодействии его с атомами и молекулами атмосферы возникает вторичное космическое излучение, состоящее из мезонов и электронов.

Естественные радиоактивные элементы условно можно разделить на три группы:

1.изотопы радиоактивных семейств урана, тория и актиноурана;

2. не связанные с первой группой радиоактивные элементы – калий — 40, кальций – 48, рубидий – 87 и др.;

3. радиоактивные изотопы, возникающие под действием космического излучения – углерод – 14 и тритии.

Технически изменённый радиационный фон представляет собой ионизирующее излучение от природных источников, претерпевших определённые изменения в результате деятельности человека.

Например, поступление радионуклидов в биосферу вместе с извлечёнными на поверхность земли из недр полезными ископаемыми (главным образом минеральными удобрениями), в результате сгорания органического топлива, излучения в помещениях, построенных из материалов, содержащих естественные радионуклиды, а также облучения за счёт полётов на современных самолётах.

Излучение, обусловленное рассеянными в биосфере искусственными радионуклидами, представляет собой искусственный радиационный фон (аварии на АЭС, отходы предприятий ядерной энергетики, использование искусственных ионизирующих излучений в медицине, народном хозяйстве).

Радиоактивное загрязнение природных средств в настоящее время обусловлено следующими источниками:

—   глобально распределёнными долгоживущими радиоактивными изотопами – продуктами испытаний ядерного оружия, проводивших в атмосфере и под землёй;

—   выбросом радиоактивных веществ из 4-го блока Чернобыльской АЭС в апреле – мае 1986 года;

—   плановыми и аварийными выбросами радиоактивных веществ в окружающую среду от предприятий атомной промышленности;

—   выбросами в атмосферу и сбросами в водные системы радиоактивных веществ с действующих АЭС в процессе их нормальной эксплуатации;

—   привнесенной радиоактивностью (твёрдые радиоактивные отходы и радиоактивные источники).

Атомная энергетика вносит весьма незначительный вклад в изменение радиационного фона окружающей среды при нормальной работе ядерных установок.

АЭС является лишь частью ядерного топливного цикла, который начинается с добычи и обогащения урановой руды. Отработанное в АЭС ядерное топливо иногда подвергается вторичной обработке.

Заканчивается процесс, как правило, захоронением радиоактивных отходов.

Но в результате аварий на АЭС в окружающую среду могут попасть большое количество радионуклидов. Возможны аварии с локальными загрязнения только технологических помещений.

Также случаются аварии, которые сопровождаются выбросом в окружающие среду радиоактивных веществ в количествах, превышающие установленные пределы. Большую опасность при этом имеют выбросы в атмосферу. Аварийный выброс в водную среду, по мнению специалистов, менее вероятное событие и будет характеризоваться более низкими уровнями воздействия.

Также большое значение как источника радиации имеют ядерные взрывы. При испытаниях ядерного оружия в атмосфере часть радиоактивного материала выпадает неподалеку от места испытания, какая-то часть задерживается в нижнем слое атмосферы, подхватывается ветром и переносится на большие расстояния.

Находясь в воздухе около месяца, радиоактивные вещества во время этих перемещений постепенно выпадают на землю. Однако, большая часть радиоактивного материала выбрасывается в атмосферу (на высоту 10-15 км), где он остаётся многие месяцы, медленно опускаясь и рассеиваясь по всей поверхности земного шара.

В настоящее время большой вклад в дозу получаемую человеком вносят медицинские процедуры и методы лечения, связанные с применением радиоактивности.

Также проблемы могут возникать при не правильной транспортировке радиоактивных отходов на комбинат по переработке этих отходов, хранении жидких и твёрдых радиоактивных отходов.

Таким образом, из всего выше сказанного можно сделать вывод, что в изменении радиационного фона окружающей среды большой вклад вносят АЭС, ядерные взрывы и радиоактивные отходы.

Загрязняющие компоненты

Существует множество радиоактивных загрязняющих компонентов. Основной из них – это йод-131, во время распада которого происходит мутация и гибель клеток живых организмов. Он попадает и оседает в щитовидной железе людей и животных. Стронций-90 является очень опасным, откладывается в костях. Цезий-137 считается основным загрязнителем биосферы. Среди других элементов, опасен кобальт-60 и амерций-241.

Все эти вещества попадают в воздух, воду, землю. Они заражают предметы живой и неживой природы, и вместе с тем попадают в организмы людей, растений и животных. Даже если люди не имеют непосредственное взаимодействие с радиоактивными веществами, воздействие на биосферу оказывают космические лучи. Такое излучение наиболее интенсивно в горах и на полюсах земли, на экваторе – менее влияет. Те породы, которые залегают на поверхности земной коры, также выделяют излучение, особенно радий, уран, торий, встречающиеся в гранитах, базальтах и других магнетических породах.

Последствия радиоактивного загрязнения

Используя ядерное оружие, эксплуатируя предприятия энергетической сферы, добывая некоторые виды горных пород, можно нанести существенный урон биосфере. Накапливаясь в организме, разные радиоактивные вещества влияют на клеточном уровне. Они уменьшают способность к размножению, а, значит, будет уменьшаться численность растений, животных, усугубятся проблемы людей с зачатием детей. Кроме того, радиоактивное загрязнение увеличивает количество различных заболеваний, в том числе и смертельных.

Радиоактивные вещества имеют колоссальное влияние на всё живое в нашем мире. Они проникают в воздух, воду, почву и автоматически становятся частью биосферного круговорота. Избавиться от вредных веществ невозможно, но влияние их многие недооценивают.

Радиоактивные вещества могут оказывать внешнее и внутреннее воздействие. Существуют такие соединения, которые накапливаются в организме и наносят непоправимый ущерб. К особо опасным веществам относят тритий, радиоизотопы иода, торий, радионуклиды урана. Они способны проникать в организм и передвигаться по пищевым цепям, тканям. Попадая вовнутрь, они облучают человека и замедляют процессы роста молодого организма, обостряют проблемы у зрелого человека.

Вредные вещества достаточно легко приспосабливаются и имеют свои особенности, например, некоторые из них избирательно накапливаются в определенных органах и тканях. Ученые выявили, что некоторые вещества способны транспортироваться из растений в организм сельскохозяйственных животных, а далее вместе с мясом и кисломолочными продуктами попадают в организм человека. Как следствие, люди страдают от болезней печени и проблем с функционированием половых органов. Особо опасным последствием является влияние на потомство.

Радиоактивные вещества могут по-разному влиять на организм человека. Так, некоторые воздействуют уже через несколько минут, часов, в то время как другие способны проявиться через год и даже десятилетия. Насколько сильным будет воздействие, зависит от дозы радиации. Доза же зависит от мощности радиации и длительности её воздействия на организм. Очевидно, что чем больше человек будет находиться в радиоактивной зоне, тем серьезней будут последствия.

В качестве первичных симптомов, которые могут проявиться выделяют тошноту, рвоту, боль в груди, одышку, головную боль и покраснение (шелушение) кожи. Случается, что при контакте с бета-частицами могут возникнуть радиационные ожоги. Они бывают легкой, средней и тяжелой степени. К более серьезным последствиям относят катаракту, бесплодие, анемию, мутации, изменения состава крови и другие заболевания. Большие дозы могут спровоцировать смертельный исход.

Установлено, что около 25% радиоактивных веществ, попадающих в организм через органы дыхания, остаются в нём. В данном случае внутреннее облучение во много раз сильнее и опаснее, чем внешнее.

Радиация способна кардинально изменить среду обитания человека и всех живых организмов на земле.

Крупнейшие катастрофы

За историю человечества можно назвать два крупных случая, когда произошло глобального радиоактивное загрязнение планеты. Это аварии на Чернобыльской АЭС и на АЭС Фукусима-1. В зоне поражения загрязнению поддалось все, а люди получили огромное количество радиационного излучения, что привело либо к смерти, либо к серьезным заболеваниям и патологиям, передающимся по наследству.

Все виды животных и растений могут нормально существовать в условиях оптимальной радиации, происходящей в естественной среде. Однако в случае аварий или любых других катастроф, радиационное загрязнение приводит к серьезным последствиям.

Ежедневное влияние радиации

Испокон веков человечество подвергается облучению. Его природные и искусственные источники окружают людей со всех сторон.

Воздействие радиации может иметь естественный характер. Оно возникает в результате солнечной активности, излучений космоса и почвы, употребления некоторых продуктов питания. Искусственными источниками являются АЭС, пусковые аэродромы, полигоны, радиоактивное производство. В таком случае действие радиации будет зависеть от характера деятельности человека.

Опасность могут представлять радиоактивные предметы, находящиеся в доме. Таковыми способны стать антиквариат, обработанные с помощью радиации драгоценные камни и украшения, светящиеся бытовые предметы. Фактор радиации присутствует во время пребывания на борту современных авиалайнеров, работы с различными видами гаджетов, при прохождении медицинских обследований.

Активная человеческая деятельность нередко увеличивает природные дозы облучения. Проникающая радиация способна возрастать по всем показателям во время добычи полезных ископаемых, использования минералосодержащих строительных материалов, удобрений, сжигания угля.

Онкология является наиболее серьезным последствием облучения в небольших дозах. Влияние радиации зачастую приводит к развитию раковых заболеваний кожи, щитовидной железы и молочных желез. В то же время существует радиотерапия – радиационное лечение онкологии. Удивительно, что причина болезни может стать средством для избавления от нее.

Действие радиации нередко проявляется на еще не рожденных детях. В результате облучения в первом и втором триместрах беременности с большой долей вероятности может родиться недоношенный или неполноценный ребенок.

Радиоактивные загрязняющие вещества

Среди большого количества загрязняющих атмосферу радиоактивных элементов следует выделить следующие:

Йод-131 (радиойод)

Минимальная доза вещества представляет опасность для живых организмов. Йод попадает внутрь через пищу, воду, вдыхаемый воздух, кожные покровы. Он вызывает мутационные изменения в клеточных структурах, которые приводят к гибели клеток. Особенно страдает щитовидная железа, которая поглощает большее количество вещества при его попадании в организм.

Долгий период полураспада (примерно 8 суток) способствует его распространению на обширные площади.

Стронций-90

Химический элемент воздействует на костный мозг и костную ткань. Облучение вызывает лейкемию и лучевую болезнь.

Цезий-137

Элемент попадает в клетки через органы дыхательной и пищеварительной систем. Он накапливается в мышцах, скелете.

Кобальт-60

Химические соединения поступают через кожу, органы пищеварения и верхние дыхательные пути. Токсическое воздействие оказывается на кровеносную, дыхательную, пищеварительную, нервную системы.

Амерций-241

В каком году на Чернобыльской АЭС произошла авария?

1985 г.1986 г.

Имеет самый длительный период распада (около 433 лет). Являясь источником альфа-излучения, он представляет смертельную опасность для живых существ. Проникает через верхние слои кожи, повреждая клетки тканей.

Основные загрязняющие радиоактивные вещества

Радиоактивное загрязнение предполагает выбросы компонентов, загрязняющих окружающую среду. Каждый радионуклид характеризуется периодом полураспада. Это срок, после которого элемент утратит свои радиоактивные свойства. Сравнительная таблица основных загрязняющих веществ:

Наибольшую опасность несут йод, америций и стронций. Цезий является одним из основных компонентов загрязнения биосферы в ходе ядерных испытаний. Кобальт имеет искусственное происхождение и широко применяется в научных целях (радиохирургия, модификация полимеров и пр.).

Чем грозит человечеству глобальное загрязнение воздушной оболочки нашей планеты?
Читать

Определение степени загрязнения воздуха с помощью индекса загрязнения атмосферы
Подробнее

Загрязнение атмосферы Земли: классификация по виду и составу
Смотреть

Опасности загрязнения

Периодическая таблица с элементами, окрашенными в соответствии с периодом полураспада их наиболее стабильного изотопа.
 Элементы, содержащие хотя бы один стабильный изотоп.
 Радиоактивные элементы: самый стабильный изотоп очень долгоживущий, с периодом полураспада более четырех миллионов лет.
 Радиоактивные элементы: самый стабильный изотоп имеет период полураспада от 800 до 34000 лет.
 Радиоактивные элементы: самый стабильный изотоп имеет период полураспада от одного дня до 130 лет.
 Высокорадиоактивные элементы: самый стабильный изотоп имеет период полураспада от нескольких минут до одного дня.
 Чрезвычайно радиоактивные элементы: самый стабильный изотоп имеет период полураспада менее нескольких минут.

Низкий уровень загрязнения

Опасности для людей и окружающей среды от радиоактивного заражения зависят от природы радиоактивного загрязнителя, уровня загрязнения и степени распространения загрязнения. Низкие уровни радиоактивного загрязнения представляют небольшой риск, но все же могут быть обнаружены радиационными приборами. Если производится съемка или карта загрязненной территории, случайные места отбора проб могут быть помечены с указанием их активности в беккерелях или кюри при контакте. Низкие уровни могут регистрироваться в счетах в минуту с использованием сцинтилляционного счетчика .

В случае низкоуровневого загрязнения изотопами с коротким периодом полураспада лучшим способом действий может быть просто позволить материалу естественным образом разложиться . Долгоживущие изотопы следует очищать и надлежащим образом утилизировать, потому что даже очень низкий уровень радиации может быть опасен для жизни при длительном воздействии.

Учреждения и физические объекты, которые считаются загрязненными, могут быть оцеплены медицинским физиком и помечены как «Загрязненная зона». Людям, приближающимся к такой зоне, обычно требуется одежда для защиты от заражения («анти-C»).

Высокий уровень загрязнения

Высокий уровень загрязнения может представлять серьезную опасность для людей и окружающей среды. Люди могут подвергаться воздействию потенциально смертельного радиационного излучения, как внешнего, так и внутреннего, в результате распространения загрязнения после аварии (или преднамеренного инициирования ) с участием большого количества радиоактивного материала. В биологических эффектах внешнего облучения до радиоактивного загрязнения , как правило , такие же , как от внешнего источника излучения , не связанные с радиоактивными материалами, такие как рентгеновские машины, и зависят от поглощенной дозы .

Когда радиоактивное загрязнение измеряется или наносится на карту на месте , любое место, которое кажется точечным источником излучения, вероятно, будет сильно загрязнено. Сильно загрязненное место в просторечии называется «горячей точкой». На карте загрязненного места горячие точки могут быть помечены с указанием их мощности дозы «при контакте» в мЗв / ч. На зараженном объекте горячие точки могут быть обозначены знаком, защищены пакетами с дробью или оцеплены предупреждающей лентой с символом радиоактивного трилистника .

Знак радиационной опасности ( трилистник )

Альфа-излучение состоит из ядра гелия-4 и легко останавливается листом бумаги. Бета-излучение, состоящее из электронов , задерживается алюминиевой пластиной. Гамма-излучение в конечном итоге поглощается, проникая в плотный материал. Свинец хорошо поглощает гамма-излучение благодаря своей плотности.

Опасность загрязнения — это выброс ионизирующего излучения. Основные излучения, которые будут встречаться, — это альфа, бета и гамма, но они имеют совершенно разные характеристики. Они имеют сильно различающуюся проникающую способность и радиационные эффекты, и прилагаемая диаграмма в простых терминах показывает проникновение этих излучений. Для понимания различных ионизирующих эффектов этих излучений и применяемых весовых коэффициентов см. Статью о поглощенной дозе .

Радиационный мониторинг включает измерение дозы облучения или загрязнения радионуклидами по причинам, связанным с оценкой или контролем воздействия радиации или радиоактивных веществ, и интерпретацией результатов. Методологические и технические подробности разработки и эксплуатации программ и систем радиационного мониторинга окружающей среды для различных радионуклидов, сред окружающей среды и типов объектов приведены в Серии норм безопасности МАГАТЭ № RS – G-1.8 и в Серии отчетов МАГАТЭ по безопасности № 64. .