Радиоактивное загрязнение местности возникает в результате наличия или осаждения радиоактивных материалов в атмосфере или окружающей среде. Особенно актуально, когда их присутствие является случайным, и когда оно представляет угрозу окружающей среде из-за радиоактивного распада.
Разрушение, вызванное радиоактивными материалами, происходит из-за выбросов опасного ионизирующего излучения (радиоактивныго распада), такого как бета- и альфа-частицы, гамма-лучи и нейроны.
Частицы, присутствующие в радиоактивных материалах, обладают большой нестабильностью, что может серьезно повлиять, изменить и даже разрушить жизнь растений, животных и человека. Степень ущерба или опасности, создаваемой окружающей среде, зависит от следующего:
Ниже приводится подробное объяснение причин, последствий и способов устранения радиоактивного загрязнения.
Основные источники радиоактивного загрязнения
Последствия двух ударов в Хиросиме и Нагасаки, которые привели к окончанию войны в 1945 году, до сих пор наблюдаются у местного населения. Наблюдаются случаи, когда рождаются дети со следующими осложнениями:
Число случаев рака в этих двух городах больше, чем в остальной части Японии.
Использование радиоизотопов
Радиоизотопы используются для изготовления детекторов в промышленной деятельности. Изотопы, такие как уран, имеют в себе высокую концентрацию радиации. С другой стороны, обычные изотопы, такие как углеродсодержащие радиоактивные материалы, легко обнаруживаются в канализации.
Большая часть неочищенных сточных вод перед сбросом не обрабатывается. После сброса изотоп соединяется с другими соединениями и элементами, присутствующими в воде. Это та самая вода, которую люди используют для хозяйственных нужд. Более того, рыба использует ту же воду для выживания. Ее потребление из загрязненных источников воды – это источник заражения радиацией людьми.
Горное дело
Горнодобывающая промышленность в основном включает в себя выемку минеральных руд, которые затем разбиваются на более мелкие и удобные для обработки куски. Например, радий и уран естественным образом встречаются в окружающей среде и одинаково радиоактивны.
Следовательно, добыча полезных ископаемых увеличивает естественные геологические процессы, перемещая эти материалы из-под земли на поверхность. Другие минералы с легким излучением – это торий, плутоний, радон, калий, углерод и фосфор.
Разлив радиоактивных химикатов
Были случаи разливов в океаны, когда корабли ударялись о ледники или коралловые рифы. В результате химические вещества попадали в водные пути и в атмосферу. Большинство этих химикатов, включая нефтепродукты, имеют значительный уровень радиации, который может нанести вред окружающей среде.
Космические лучи и другие природные источники
Они приходят из космоса на нашу планету с интенсивной радиацией по своей природе, поэтому вызывают радиоактивное загрязнение. Например, считается, что гамма-лучи имеют самый высокий уровень излучения. В зависимости от их интенсивности, некоторые из них не видны человеческому глазу. Количество, с которым лучи попадают на землю, зависит от высоты над землей и географического положения.
Возможно земное излучение от радиоактивных элементов, присутствующих в земной коре. Эти радиоактивные элементы включают калий 40, радий 224, радон 222, торий 232, уран 235, уран 238 и углерод 14 и встречаются в горных породах, почве и воде.
Также могут быть нестабильные радионуклиды, расщепляющиеся на более мелкие части, испускающие энергичное излучение. Они могут проникать в организм через воздух во время дыхания.
Обращение с ядерными отходами и их захоронение
Радиоактивные отходы делятся на три категории: с высоким уровнем, с низким уровнем и трансурановые. В основном они включают:
При обращении с ядерными отходами и их удалении может наблюдаться излучение от низкого до среднего в течение длительного периода времени. Их воздействие трудно предсказать и нелегко различить. Причина – радиоактивность может загрязнять и распространяться через воздух, воду и почву. Более того, определить местонахождение некоторых ядерных отходов непросто.
Основная проблема заключается в том, что радиационные отходы нельзя разложить или обработать химически или биологически. Единственный вариант – либо удержать складированные отходы в плотно закрытых контейнерах, защищенных радиационно-защитными материалами, либо разбавить их.
Другой вариант – отвозить такие отходы в хранилищах в отдаленных районах, где мало или совсем нет жизни: удаленные пещеры или заброшенные соляные шахты. Однако натуральные или искусственные щиты, какие бы они ни использовались, со временем могут быть повреждены.
При возникновении радиационных источников заражается местность, предметы и человек. Расщепленные изотопы атомов выбрасывают альфа, бета, гамма-частицы. Происходит процесс радиоактивного загрязнения.
Источники радиации делятся на 2 вида:
Первый вид происходит в естественных условиях без вмешательства человека. Второй – результат антропогенных действий.
Естественные источники радиации
К причинам природных радиоактивных загрязнений причисляют излучение межзвездных объектов и радионуклидов, образованных земной корой. Они могут быть долгоживущими, короткоживущими, образованными от взаимосвязи космических частиц с ядром атома.
Излучение, образовавшееся от взрыва звезд, рассеивается в межзвездном пространстве, но высокий процент энергии доходит до Земли. Оно состоит из опасных протонов и альфа-частиц.
Если бы планету не защищали атмосфера и магнитное поле, шансов на выживание у человечества не было бы. Больше всего космос поражает полюса, горные районы высотой более 2000 м.
Справка. Самолет с пассажирами, поднявшись на высоту 12 км, облучается в 25 раз больше, чем на земле.
Некоторые виды горных пород содержат торий, уран, радон. Например, песчаные пляжи Бразилии загрязнены изотопами тория, что говорит о повышенной радиации.
Самая большая опасность исходит от радона и его продуктов распада. Он предрасположен к миграции и повсеместному проникновению, нет запаха, бесцветен. Идентифицировать его без технологичного оборудования невозможно.
Антропогенные источники радиации
К естественному радиоактивному излучению человек своей деятельностью добавляет порцию опасных веществ. Угроза заражения идет от следующих техногенных объектов:
При заражении самые опасные загрязнители – частицы йода, америция, стронция.
Справка. 1964 стал годом, когда потерпел аварию спутник США, оборудованный ядерной установкой с 960 г радиоактивного плутония. 95% смертельно опасного вещества попало в атмосферу Земли.
Каждый изотоп имеет свой период распада. Это длится годами, десятками лет, столетиями.
Наименование радиоактивного вещества
Периоды полураспада
Йод-131
8-10 суток
Стронций-90
около 29 лет
Америций-241
434 года
Последствия радиоактивного загрязнения
Проникающее излучение и тяжелые последствия радиоактивного загрязнения для окружающей среды сохраняются долгое время. Радиация оказывает негативное влияние на человека, животных, микроорганизмы, нарушает экологический баланс.
Воздействие на человека и животных
Организм справляется с радиацией, пока доза облучения не превысит естественный фон в сотни раз. Превышение разрушает клетки человека, убивает иммунную систему. Незащищенный организм перестает сопротивляться, развиваются серьезные онкологические болезни.
При получении высокой дозы облучения, происходит стремительное развитие острой лучевой болезни и человек погибает.
Воздействие радиоактивного загрязнения зависит от типа вредных частиц.
Частицы
Характеристика
Воздействие
Альфа
тяжелые протоны и нейтроны, неспособные проникать через кожу
большой вред, облучают внутренние органы через органы дыхания
Бета
проникают на 2 см вглубь кожных покровов
облучение происходит через дыхательные пути, питье, пищу
Гамма
опасные фотоны
пронизывают тело, помогает только свинцовая или бетонная защита
Опасность зависит от полученных доз:
Повышенный радиоактивный фон действует на зрение, молекулу ДНК, вызывает бесплодие, мутации.
Радиационное загрязнение угрожает и животным. Крупный рогатый скот Белоруссии после Чернобыльской катастрофы уменьшился в размерах. Молоко коров содержит повышенное содержание йода-131.
Снизилось количество особей птиц, питающихся зерном, из-за гибели 50% потомства. У птиц, для которых пищей служат насекомые, погибло 65% молодых особей. У животных развивается катаракта, уменьшается объем мозга.
Факт. Животные, в отличие от человека, долго проживающие в загрязненной местности, адаптируются к радиационной обстановке. Пример тому, увеличившееся число и новые виды представителей животного мира в окрестностях Припяти.
Влияние на экологию
Повышенный радиационный фон ухудшает экологию Земли. Научно-технические достижения человечества, строительство АЭС, ГЭС, промышленных предприятий повышает уровень радиоактивного загрязнения в городах.
Радионуклиды поражают почву, водоемы, атмосферу. Они вызывают нарушения экосистемы. После разрушения четвертого блока Чернобыльской АЭС пострадал хвойный лес площадью 650 гектаров в радиусе 30 км. Сократилась площадь посевных полей на 145 тысяч га из-за загрязнения радиацией.
Опасные облака и выбросы обогнули планету, донесли негативные частицы до Италии, Франции, Испании, Германии. Последствия аварии будут ощущаться еще сотни лет.
Методы борьбы с последствиями радиоактивного загрязнения
Основной способ защиты от радиоактивного загрязнения – это изоляция и недопустимость попадания частиц в организм с пищей, водой и воздухом. К методам борьбы с последствиями относят:
Способ борьбы выбирается в зависимости от величины проблемы.
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.
Внимание! В водах Карского моря было затоплено 11 тысяч контейнеров с радиоактивным мусором, что представляет большую опасность.
В России
Общий фон российской территории соответствует нормам. Но при исследованиях найдены сотни городов, где загрязнение повышенной радиацией может угрожать здоровью населения.
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.
Справка. Сибирский химический завод накопил 600 млн. м 3 с активностью до 1,4 млрд. КИ (кюри). В России находятся 29 энергоблоков, где хранятся почти 150 тыс. м 3 мусора.
Все эти факты говорят, что радиоактивное загрязнение не улучшает экосистему планеты.
Заключение
Радиация всегда была и будет. Важно, чтобы естественный фон не переходил в загрязнение, угрожающее природе и жизни на Земле. Бережное, внимательное отношение к источникам, дающим тепло и свет, предотвратит угрозу.
Последствия радиоактивного загрязнения для окружающей среды
Прошлый век – это начало научно-технического прогресса. Однако с развитием новых технологий человечество приобрело и новые проблемы. Одна из которых – загрязнение окружающей среды.
Существует несколько видов загрязнений, которые наносят непоправимый урон всей экосистеме. Но одно из самых опасных – радиоактивное. Оно представляет непосредственную угрозу не только для жизни и здоровья человека, но и всех живых организмов. Атомные ядра обладают способностью самопроизвольно превращаться в другие атомы. Этот процесс сопровождается излучением альфа-, бета-, гамма – частиц, которые и представляют наибольшую опасность для всего окружающего.
Источники и причины радиоактивного загрязнения
Радиоактивное загрязнение – это заражение радиоактивными частицами не только территории, на которой произошел выброс, но и предметов и живых организмов на ней.
Загрязнение окружающей среды подразделяется на две группы:
Однако самый большой вред для всего человечества и окружающей среды наносили ядерные взрывы. Радиация развеивалась потоками ветра на большие расстояния от эпицентра взрыва, в результате этого почва, атмосфера, вода, продукты питания подвергались заражению активными радиоизотопами. Аварии на атомных электростанциях также являются причинами подобного загрязнения.
К источникам радиоактивного загрязнения относятся:
Загрязняющие вещества
Радиоактивное загрязнение окружающей среды осуществляется в результате выброса загрязняющих элементов. Каждый радиоактивный имеет свой период полураспада, то есть период, за который вещество полностью утратит свою радиоактивность:
Последствия радиоактивного загрязнения
Влияние радиоактивных веществ на все живые организмы колоссально. Они проникают в почву, атмосферу, водоемы, тем самым становятся неотъемлемой частью экосистемы.
К основным негативным последствиям относятся:
Вывод
Полностью ликвидировать последствия заражения не представляется возможным. Поэтому, чтобы уберечь человека и окружающую его среду от радиоактивного заражения, должны быть проведены предупредительные меры, которые обеспечат сохранение уровня загрязнения радиоактивными веществами в пределах допустимой нормы. Для этого необходимо ограничить выброс радиоактивных загрязнений, изолировать зараженные зоны, ограничить сферы распространения радиации, чтобы уровень загрязнения оставался в пределах безопасных для окружающей среды.
Причины и последствия радиоактивного загрязнения местности
Понятие радиоактивного загрязнения местности вошло в мировой обиход после обнаружения последствий ядерного взрыва в Хиросиме и Нагасаки, а позднее — с появлением мирной ядерной энергетики — результатов аварий на АЭС в Чернобыле и Фукусиме-1. Итоги выхода из-под контроля атомных устройств оказались ужасающими как для поражённой территории, так и для проживающего там населения.
Вас в школе обучали действиям во время ЧП на АЭС?
Радиация исходит из всех материалов, в состав которых входят радиоактивные изотопы различных химических элементов. Таких, например, как астат, ванадий, вольфрам, йод, кальций, осмий, цирконий. Самые известные элементы, широко применяемыми в военной промышленности, геохимии, медицине и энергетике, это изотопы или нуклиды урана и радия — уран 235, 237, 238, 239 и радий 226, 228.
Причинами радиоактивного загрязнения территории чаще всего являются сбои в функционировании систем, включающих в себя блоки с теми или иными радионуклидами. К сбоям может привести как технологический, так и человеческий фактор. Тогда на каком-то этапе эксплуатации системы количество изотопов достигает критической массы. Если произойдёт выброс избытков нуклидов во внешнюю среду, она подвергнется загрязнению.
Основные причины загрязнения
Радиация образуется на планете в результате жизнедеятельности и космического излучения, которое не опасно для здоровья. Деятельность в сфере ядерных разработок может привести к возникновению загрязнения на любом этапе: от исследований до эксплуатации.
Дополнительным фактором могут служить природные катаклизмы, как это было в Японии в 2011 году при аварии на АЭС.
Основные источники радиоактивных загрязнений:
Естественные источники
Некоторые источники загрязнения встречаются в естественной среде. Среди них выделяются постоянно действующие:
В обоих случая доза облучения не угрожает жизни и здоровью человека.
Существенное влияние на радиационный фон оказывают горные породы, которые могут содержать радиоактивные элементы. Такие зоны характеризует излучение от земной поверхности, усиливающееся в местах скопления следующих материалов: палладий, уран, радий, радон.
Антропогенные источники
Основную угрозу радиационному фону Земли представляют действия, выполняемые людьми:
Развитие отрасли позволило решить ряд задач по поиску автономных источников электропитания, удешевлению электроэнергии.
Техногенные аварии
Международная организация МАГАТЭ, занимающаяся развитием атомной энергии, составила специальную семибалльную шкалу для оценки техногенных аварий. К настоящему моменту произошло только два события, получившие высшую оценку опасности:
Подобные инциденты произошли по разным причинам. Несмотря на это, в отрасли ключевой приоритет деятельности – безопасность. Для этого новые объекты проектируют с учетом воздействия самых тяжелых негативных факторов.
Последствия испытаний ядерного оружия
Крупнейшие ядерные державы имеют полигоны для тренировки взрывов, а после полной отработки территория используется в качестве могильника.
Например, такая ситуация сложилась на архипелаге Новая Земля (Россия), в штате Невада (США).
В первом случае опасность исходит только в течение первого времени, во втором – от накопления, непосредственного контакта.
Радиационные отходы
Ряд предприятий осуществляет деятельность в сфере обработки отходов, включая радиоактивные. Такие операторы обычно обслуживают ядерные объекты: электростанции, военные полигоны, научные лаборатории. Выделяется 3 вида радиационных отходов:
По правилам безопасности такие отходы должны обрабатываться в специальной таре, исключающей утечку сырья в окружающую среду. Применяются следующие меры по обработке: упаривание, сжигание, прессовка, захоронение в могильниках.
Утечки из реакторов или других радиоактивных источников
В результате нарушения технологических процессов или несовершенства конструкции объекта может произойти непроизвольная утечка вредных веществ во внешнюю среду.
На основании прошлых ошибок современные ядерные объекты надежно защищены от возможных ошибок оператора. Обычно последствия ошибок сразу оказываются крупными.
Добыча и переработка радиоактивного сырья
Некоторые природные материалы обладают радиоактивным излучением: радий, радон, палладий, уран. Добыча указанных материалов ведется путем вскрытия горных пород и обработки каменной массы. Добываемые породы используются и в ядерной отрасли. Например, при производстве боевых ядерных ракет применяется уран, который обогащается до необходимого значения.
Действие радиации на организм
Последствие радиоактивного загрязнения сказывается на здоровье человека в самых тяжелых вариантах последствий. Ожог кожи, лучевое облучение, разрушения костей, изменение состава крови возникает при превышении радиации допустимого уровня. При этом низкие дозы, полученные от радиоактивных элементов, увеличивают риск возникновения разных заболеваний, например, рака. Полученную организмом дозу, принято классифицировать по физической величине измерения, называемой Зиверт. Это эффективная единица измерения, позволяющая оценить силу ионизирующего излучения с точки зрения объёма нанесённого вреда. Абсолютное значение зиверта является большим. На практике используются миллизиверт (мЗв), микрозиверт (мкЗв).
Физический смысл действия радиации состоит в реализации следующих явлений:
Международными требованиями по защите от радиации в 1990 году, а также нормативными документами НРБ-96 (1996 г.) оговорены следующие значения доз:
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:
Название
Период полураспада
Возможные негативные последствия загрязнения
Америций-241
433 года
Смертельная опасность
Цезий-137
30 лет
Накопления в мышечной массе и скелете
Стронций-90
28,8 лет
Костные отложения
Кобальт-60
5,3 года
Токсичное воздействие на организм
Йод-131
8 дней
Мутации, гибель клеток и тканей.
Возможные последствия
Влияние радиоактивного загрязнение на здоровье живых организмов и природы велико. Опасные вещества легко вступают в контакт с новыми живыми формами, накапливаясь в них и разрушая изнутри. Нарушаются физические и биологические функции организмов. Некоторый уровень радиации присутствует в окружающей среде и является допустимым. Превышение уровня – проблемы для биосферы, частью которой являются люди, животные, окружающая среда.
Воздействие на человека и животных
Радиоактивное заражение попадает в живые организмы несколькими путями:
В зависимости от объема попадания вредных веществ начинают проявляться негативные симптомы: чем дольше контакт с источником заражения – тем серьезнее симптомы. Проявление отрицательных признаков возможно в разные временные интервалы: от нескольких минут до десятилетий.
Радиоактивные частицы проникают в клетки живых организмов, нарушая развитие особи. Симптомы проявляются следующие: кашель с выделениями крови, тошнота, головокружение, одышка, проблемы с кожей. Кроме нарушения текущего состояния, радиоактивное заражение приносит ряд болезней жертвам: бесплодие, анемию, мутации, катаракту, смену кровяного состава. Болезни влияют на оставшуюся жизнь и на потомство, которое может прекратиться.
Влияние на экологию
Местность, которая оказалась подвергнута радиоактивному заражению, остается опасной до момента полного разложения всех вредных веществ. Срок оздоровления земли может достигать сотни лет. Ситуация осложняется тем, что опасные частицы проникают в почву и воду, тем самим распространяясь на новые территории, попадания к новым организмам.
Зараженная территория опасна для посещения, а если визит состоялся, то живое существо является разносчиком болезней для незараженных территорий.
Виды ионизирующих излучений
Альфа-излучение — поток ядер гелия, заряд (+), малая проникающая способность, высокая степень ионизации.
Бета-излучение — поток электронов, заряд (-), ионизирующая способность бета-излучения ниже, а проникающая способность выше, чем альфа-частиц.
Нейтронное излучение является потоком электронейтральных частиц ядра — нейтронов. Имеет значительную проникающую способность и создаёт высокую степень ионизации.
Текущая ситуация радиоактивного загрязнения
Под влиянием естественных или антропогенных факторов на планете образовались основные источники радиоактивного загрязнения. К ним относятся:
В мире
Выделяются несколько очагов зараженных территорий в мире, где сосредоточены источники загрязнения:
Одно из самых загрязненных мест в мире – Майлу-Суу в Киргизии. Здесь хранятся отработавшие элементы урановой добычи. В данном случае место косвенно связано с естественным источником загрязнения: здесь добывался уран.
В России
Некоторые российские области затронула Чернобыльская авария: Брянская, Калужская, Тульская, Орловская, Рязанская области. Облако радиационных частиц после взрыва было подхвачено и рассеяно над северными регионами Украины, южными – Беларуси, юго-западными – России.
Нормирование ионизирующих излучений
Допустимые дозы ионизирующих излучений регламентируются Нормами радиационной безопасности (НРБ).
Установлены три категории облучаемых лиц и три группы критических органов.
Категория А и Б – персонал радиационных объектов Категория В — остальное население (не нормируется).
1 группа критических органов — всё тело, красный костный мозг; 2 группа — мышцы, щитовидная железа и др.; 3 — костная ткань и др.
Например, при общем облучении для группы А норма 50 мЗв/год (5Р/год); для группы Б норма 10 мЗв/год (1Р/год); для группы В — 0,5Р/год.
Радиационно опасные объекты (РОО) — это АЭС, испытательные ядерные взрывы; атомные суда, корабли, подводные лодки, реакторы в научно-исследовательских центрах. Ядерные реакторы — это устройства, в которых осуществляется управляемая реакция деления ядер урана и при этом кинетическая энергия превращается в тепловую. За счёт ядерной энергии урановые стержни разогреваются и отдают своё тепло прямому или промежуточному теплоносителю, который превращается в пар. Пар подаётся на турбогенератор и вырабатывается электроэнергия.
Методы борьбы с загрязнением
Ликвидировать последствия заражения территории невозможно, поэтому земля изымается из хозяйственного оборота до момента полного самооздоровления. Основная задача работы с радиоактивными материалами – предотвращение утечек. Для этого используются специальные методы обработки отходов, включая их фильтрацию, изоляцию от внешней среды.
Основные мероприятия на зараженной территории:
Высокая скорость выполнения мероприятий препятствует распространению вредных элементов по округе.
