РАДИОАКТИВНОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ: ВИДЫ, ПРИЧИНЫ, ПОСЛЕДСТВИЯ - ОКРУЖАЮЩАЯ СРЕДА - 2026

Радиоактивное заражение определяется как включение радиоактивных элементов нежелательных в окружающей среде. Это может быть естественное (радиоизотопы, присутствующие в окружающей среде) или искусственное (радиоактивные элементы, производимые людьми).

Среди причин радиоактивного заражения - ядерные испытания, которые проводятся в военных целях. Они могут вызвать радиоактивные дожди, которые распространяются по воздуху на несколько километров.

Ядерный взрыв. Источник: Фото любезно предоставлено Национальным управлением по ядерной безопасности / Офис сайта Невады.

Аварии на атомных электростанциях - еще одна из основных причин радиоактивного загрязнения. Некоторыми источниками загрязнения являются урановые рудники, медицинская деятельность и производство радона.

Этот вид загрязнения окружающей среды имеет серьезные последствия для окружающей среды и людей. Нарушаются трофические цепи экосистем, и люди могут иметь серьезные проблемы со здоровьем, которые становятся причиной их смерти.

Основное решение проблемы радиоактивного заражения - предотвращение; При обращении с радиоактивными отходами и их хранении должны иметься протоколы безопасности, а также необходимое оборудование.

Среди мест с большими проблемами радиоактивного загрязнения - Хиросима и Нагасаки (1945 г.), Фукусима (2011 г.) и Чернобыль в Украине (1986 г.). Во всех случаях воздействие на здоровье подвергшихся воздействию людей было серьезным и привело к гибели многих людей.

Виды излучения

Радиоактивность - это явление, при котором некоторые тела излучают энергию в форме частиц (корпускулярное излучение) или электромагнитных волн. Его производят так называемые радиоизотопы.

Радиоизотопы - это атомы одного и того же элемента, которые имеют нестабильное ядро ​​и имеют тенденцию распадаться до достижения стабильной структуры. Когда они распадаются, атомы излучают энергию и радиоактивные частицы.

Радиоактивное излучение еще называют ионизирующим, поскольку оно может вызывать ионизацию (потерю электронов) атомов и молекул. Эти излучения могут быть трех типов:

Альфа-излучение

Частицы испускаются ионизированными ядрами гелия, которые могут перемещаться на очень короткие расстояния. Проникающая способность этих частиц мала, поэтому их можно остановить с помощью листа бумаги.

Бета-излучение

Электроны с высокой энергией испускаются из-за распада протонов и нейтронов. Этот тип излучения может распространяться на несколько метров и может быть остановлен стеклянными, алюминиевыми или деревянными пластинами.

Гамма-излучение

Это разновидность электромагнитного излучения с высокой энергией, которое исходит от ядра атома. Ядро переходит из возбужденного состояния в состояние с более низкой энергией и высвобождается электромагнитное излучение.

Гамма-излучение обладает высокой проникающей способностью и может распространяться на сотни метров. Чтобы остановить его, требуются плиты из нескольких сантиметров свинца или до 1 метра бетона.

Виды радиоактивного загрязнения

Радиоактивное загрязнение можно определить как попадание нежелательных радиоактивных элементов в окружающую среду. Радиоизотопы могут присутствовать в воде, воздухе, земле или живых организмах.

В зависимости от происхождения радиоактивности радиоактивное загрязнение бывает двух типов:

натуральный

Этот тип загрязнения исходит от радиоактивных элементов, которые встречаются в природе. Естественная радиоактивность исходит от космических лучей или земной коры.

Космическое излучение состоит из частиц высокой энергии, которые приходят из космоса. Эти частицы образуются при взрывах сверхновых, в звездах и на Солнце.

Когда радиоактивные элементы достигают Земли, они отклоняются электромагнитным полем планеты. Однако на полюсах защита не очень эффективна, и они могут попасть в атмосферу.

Еще один источник естественной радиоактивности - это радиоизотопы, присутствующие в земной коре. Эти радиоактивные элементы отвечают за поддержание внутреннего тепла планеты.

Основными радиоактивными элементами мантии Земли являются уран, торий и калий. Земля потеряла элементы с короткими радиоактивными периодами, но у других есть миллиарды лет жизни. Среди последних _{выделяются} уран- ₂₃₅ , уран- ₂₃₈ , торий ₂₃₂ и калий ₄₀ .

Уран ₂₃₅ , уран ₂₃₈ и торий ₂₃₂ образуют три радиоактивных ядра, присутствующих в пыли, образующей звезды. Эти радиоактивные группы при распаде дают начало другим элементам с более коротким периодом полураспада.

Радий образуется при распаде урана- _238, а радон (газообразный радиоактивный элемент) - из него. Радон - главный источник естественного радиоактивного загрязнения.

искусственный

Это загрязнение вызвано деятельностью человека, такой как медицина, горнодобывающая промышленность, промышленность, ядерные испытания и производство электроэнергии.

В 1895 году немецкий физик Рентген случайно открыл искусственное излучение. Исследователь обнаружил, что рентгеновские лучи представляют собой электромагнитные волны, возникающие в результате столкновения электронов внутри вакуумной трубки.

Искусственные радиоизотопы производятся в лаборатории в результате ядерных реакций. В 1919 году из водорода был получен первый искусственный радиоактивный изотоп.

Искусственные радиоактивные изотопы образуются при бомбардировке нейтронами различных атомов. Им, проникая в ядра, удается дестабилизировать их и заряжать энергией.

Искусственная радиоактивность имеет множество применений в различных областях, таких как медицина, промышленность и военная деятельность. Во многих случаях эти радиоактивные элементы по ошибке попадают в окружающую среду, вызывая серьезные проблемы с загрязнением.

причины

Радиоактивное загрязнение может происходить из разных источников, как правило, из-за неправильного обращения с радиоактивными элементами. Некоторые из наиболее распространенных причин упомянуты ниже.

Ядерные испытания

Атомная станция в Пенсильвании, США. Источник: См. Страницу автора Центры общественного здравоохранения по контролю и профилактике заболеваний.

Это относится к подрыву различных экспериментальных ядерных боеприпасов, в основном для разработки военного оружия. Ядерные взрывы также применялись для рытья колодцев, добычи топлива или создания инфраструктуры.

Ядерные испытания могут быть атмосферными (в атмосфере Земли), стратосферными (вне атмосферы планеты), подводными и подземными. Атмосферные дожди являются наиболее загрязняющими, поскольку они производят большое количество радиоактивных дождей, которые рассеиваются на несколько километров.

Радиоактивные частицы могут загрязнять источники воды и достигать земли. Эта радиоактивность может достигать различных трофических уровней через пищевые цепи и влиять на урожай и таким образом достигать людей.

Одна из основных форм косвенного радиоактивного заражения - через молоко, поэтому оно может поражать детей.

С 1945 года во всем мире было проведено около 2000 ядерных испытаний. В конкретном случае Южной Америки радиоактивные осадки в основном затронули Перу и Чили.

Атомные генераторы (ядерные реакторы)

Многие страны в настоящее время используют ядерные реакторы в качестве источника энергии. Эти реакторы производят контролируемые цепные ядерные реакции, обычно путем деления ядер (разрушения атомного ядра).

Загрязнение происходит в основном за счет утечки радиоактивных элементов с атомных электростанций. С середины 1940-х годов возникли экологические проблемы, связанные с атомными электростанциями.

Когда утечки происходят в ядерных реакторах, эти загрязнители могут перемещаться по воздуху на сотни километров, вызывая загрязнение воды, земли и источников пищи, которое затронуло близлежащие населенные пункты.

Радиологические аварии

Обычно они возникают в связи с промышленной деятельностью из-за неправильного обращения с радиоактивными элементами. В некоторых случаях операторы неправильно обращаются с оборудованием, что может привести к утечкам в окружающую среду.

Ионизирующее излучение может быть вызвано причинением вреда промышленным рабочим, оборудованию или выброшено в атмосферу.

Добыча урана

Уран - это элемент, который содержится в природных отложениях в разных частях планеты. Этот материал широко используется в качестве сырья для производства энергии на атомных электростанциях.

Когда эти урановые месторождения эксплуатируются, образуются остаточные радиоактивные элементы. Образующиеся отходы выбрасываются на поверхность, где они накапливаются и могут быть разнесены ветром или дождем.

Образующиеся отходы генерируют большое количество гамма-излучения, которое очень вредно для живых существ. Кроме того, образуется высокий уровень радона и может произойти загрязнение источников воды на уровне грунтовых вод в результате выщелачивания.

Радон является основным источником загрязнения для рабочих этих шахт. Этот радиоактивный газ легко вдыхается и проникает в дыхательные пути, вызывая рак легких.

Медицинская деятельность

Радиоактивные изотопы производятся в различных приложениях ядерной медицины, от которых затем необходимо отказаться. Лабораторные материалы и сточные воды обычно загрязнены радиоактивными элементами.

Точно так же оборудование для лучевой терапии может вызвать радиоактивное заражение как для операторов, так и для пациентов.

Радиоактивные материалы в природе

Радиоактивные материалы в природе (NORM) обычно можно найти в окружающей среде. Как правило, они не вызывают радиоактивного загрязнения, но различные виды деятельности человека склонны концентрировать их, и они становятся проблемой.

Некоторыми источниками концентрации материалов NORM являются сжигание минерального угля, топлива из нефти и производство удобрений.

В местах сжигания мусора и различных твердых отходов может происходить накопление калия ₄₀ и радона ₂₂₆ . Эти радиоизотопы также присутствуют в районах, где древесный уголь является основным топливом.

Фосфорит, используемый в качестве удобрения, содержит большое количество урана и тория, а радон и свинец накапливаются в нефтяной промышленности.

последствия

Об окружающей среде

Источники воды могут быть загрязнены радиоактивными изотопами, что влияет на различные водные экосистемы. Точно так же эти загрязненные воды потребляются различными организмами, которые поражены.

Когда происходит загрязнение почвы, они обедняют, теряют плодородие и не могут использоваться в сельскохозяйственной деятельности. Кроме того, радиоактивное загрязнение влияет на пищевые цепи в экосистемах.

Таким образом, растения заражаются радиоизотопами через почву, и они передаются травоядным животным. Эти животные могут претерпевать мутации или погибнуть в результате радиоактивности.

На хищников влияет ограниченная доступность пищи или заражение животными, содержащими радиоизотопы.

О людях

Ионизирующее излучение может причинить человеку смертельный вред. Это происходит потому, что радиоактивные изотопы повреждают структуру ДНК, из которой состоят клетки.

Радиолиз (разложение под действием излучения) происходит в клетках как ДНК, так и содержащейся в них воды. Это приводит к гибели клеток или возникновению мутаций.

Мутации могут вызывать различные генетические аномалии, которые могут привести к наследственным дефектам или заболеваниям. Среди наиболее распространенных заболеваний - рак, особенно рака щитовидной железы, поскольку он связывает йод.

Точно так же может быть поражен костный мозг, что вызывает различные типы анемии и даже лейкемии. Кроме того, иммунная система может быть ослаблена, что сделает ее более чувствительной к бактериальным и вирусным инфекциям.

Среди других последствий - бесплодие и пороки развития плодов матери, подвергшихся радиоактивному облучению. У детей могут быть проблемы с обучением и ростом, а также небольшой мозг.

Иногда повреждение может вызвать гибель клеток, поражая ткани и органы. При поражении жизненно важных органов может наступить смерть.

профилактика

Радиоактивное загрязнение очень трудно контролировать, если оно происходит. Вот почему усилия должны быть сосредоточены на профилактике.

Радиоактивные отходы

Хранение радиоактивных отходов. Источник: D5481026

Обращение с радиоактивными отходами - одна из основных форм предотвращения. Они должны быть расположены в соответствии с правилами техники безопасности, чтобы избежать заражения людей, которые с ними работают.

Радиоактивные отходы следует отделить от других материалов и постараться уменьшить их объем, чтобы с ними было легче обращаться. В некоторых случаях эти отходы обрабатываются, чтобы преобразовать их в более удобные твердые формы.

Впоследствии радиоактивные отходы необходимо поместить в подходящие контейнеры, чтобы избежать загрязнения окружающей среды.

Контейнеры хранятся в изолированных местах с протоколами безопасности или их также можно закопать глубоко в море.

Атомная электростанция

Одним из основных источников радиоактивного загрязнения являются атомные электростанции. Поэтому рекомендуется строить их на расстоянии не менее 300 км от городских центров.

Также важно, чтобы сотрудники АЭС были должным образом обучены работе с оборудованием и предотвращению аварий. Точно так же рекомендуется, чтобы население, проживающее вблизи этих объектов, знало о возможных рисках и способах действий в случае ядерной аварии.

Защита персонала, работающего с радиоактивными элементами

Самая эффективная профилактика радиоактивного заражения - это обучение персонала и надлежащая защита. Должна быть возможность сократить время воздействия радиоактивности на людей.

Помещения должны быть правильно построены, избегая пор и трещин, в которых могут накапливаться радиоизотопы. Должны быть установлены хорошие системы вентиляции с фильтрами, предотвращающими попадание отходов в окружающую среду.

Сотрудники должны иметь соответствующую защиту, такую ​​как экраны и защитная одежда. Кроме того, используемую одежду и оборудование необходимо периодически дезинфицировать.

лечение

Есть несколько шагов, которые можно предпринять для облегчения симптомов радиоактивного заражения. К ним относятся переливание крови, укрепление иммунной системы или трансплантация костного мозга.

Тем не менее, эти методы лечения являются паллиативными, поскольку очень трудно удалить радиоактивность из человеческого тела. Однако в настоящее время проводится лечение хелатирующими молекулами, которые могут изолировать радиоизотопы в организме.

Хелаторы (нетоксичные молекулы) связываются с радиоактивными изотопами с образованием стабильных комплексов, которые можно удалить из организма. Синтезированы хелаторы, способные устранить до 80% загрязнения.

Примеры мест, загрязненных радиоактивностью

Поскольку ядерная энергия использовалась в различной деятельности человека, происходили различные аварии из-за радиоактивности. Для того, чтобы пострадавшие знали о серьезности этих инцидентов, установлена ​​шкала ядерных аварий.

Международная шкала ядерных аварий (INES) была предложена Международной организацией по атомной энергии в 1990 году. INES имеет шкалу от 1 до 7, где 7 указывает на серьезную аварию.

Примеры более серьезного радиоактивного загрязнения перечислены ниже.

Хиросима и Нагасаки (Япония)

Ядерные бомбы начали разрабатывать в 40-х годах 20 века на основе исследований Альберта Эйнштейна. Это ядерное оружие использовалось Соединенными Штатами во время Второй мировой войны.

6 августа 1945 года над городом Хиросима взорвалась бомба, обогащенная ураном. Это вызвало тепловую волну температурой около 300 000 ° C и большой всплеск гамма-излучения.

Впоследствии были произведены радиоактивные осадки, которые разлетелись ветром, унося загрязнение еще дальше. Приблизительно 100 000 человек погибли в результате взрыва и еще 10 000 были убиты радиоактивным излучением в последующие годы.

9 августа 1945 года в городе Нагасаки взорвалась вторая ядерная бомба. Эта вторая бомба была обогащена плутонием и была более мощной, чем бомба Хиросимы.

В обоих городах у выживших после взрыва были многочисленные проблемы со здоровьем. Таким образом, с 1958 по 1998 год риск рака среди населения увеличился на 44%.

В настоящее время сохраняются последствия радиоактивного заражения этих бомб. Считается, что более 100000 человек, пострадавших от радиации, живы, в том числе те, кто находился в утробе матери.

В этой популяции высока заболеваемость лейкемией, саркомой, карциномой и глаукомой. У группы детей, подвергшихся облучению в утробе матери, обнаружены хромосомные аберрации.

Чернобыль (Украина)

Это считается одной из самых серьезных ядерных аварий в истории. Произошло это 26 апреля 1986 года на АЭС и находится на уровне 7 по ИНЕС.

Рабочие проводили испытания, имитирующие отключение электроэнергии и перегрев одного из реакторов. Это вызвало взрыв водорода внутри реактора, и более 200 тонн радиоактивного материала были выброшены в атмосферу.

Во время взрыва погибло более 30 человек, радиоактивные осадки распространились на несколько километров. Считается, что в результате радиоактивного облучения погибло более 100 тысяч человек.

Уровень заболеваемости различными видами рака увеличился на 40% в пораженных регионах Беларуси и Украины. Один из наиболее распространенных видов рака - рак щитовидной железы, а также лейкемия.

Также наблюдались состояния, связанные с дыхательной и пищеварительной системами из-за воздействия радиоактивности. Что касается детей, находящихся в утробе матери, более 40% имели иммунологические нарушения.

Также наблюдались генетические аномалии, учащение заболеваний репродуктивной и мочевыделительной системы, а также преждевременное старение.

Фукусима-дайити (Япония)

Атомная электростанция Фукусима, Япония. Источник: Digital Globe

Эта авария стала результатом землетрясения магнитудой 9 баллов, обрушившегося на Японию 11 марта 2011 года. Впоследствии произошло цунами, которое отключило системы охлаждения и электроснабжения трех реакторов на АЭС Фукусима.

В реакторах произошло несколько взрывов и пожаров, произошли утечки радиации. Первоначально эта авария была классифицирована как уровень 4, но в связи с ее последствиями позже была повышена до уровня 7.

Большая часть радиоактивного загрязнения попала в воду, в основном в море. В настоящее время на этом заводе имеются большие резервуары для хранения загрязненной воды.

Эти загрязненные воды считаются риском для экосистем Тихого океана. Одним из наиболее проблемных радиоизотопов является цезий, который легко перемещается в воде и может накапливаться в беспозвоночных.

Взрыв не привел к прямым радиационным смертельным случаям, а уровни радиоактивного облучения были ниже, чем в Чернобыле. Однако у некоторых рабочих в течение нескольких дней после аварии были обнаружены изменения ДНК.

Точно так же генетические изменения были обнаружены в некоторых популяциях животных, подвергшихся облучению.

Ссылки

1. Гринпис Интернэшнл (2006) Чернобыльская катастрофа, последствия для здоровья человека. Управляющее резюме. 20 стр.
2. Хазра Г. (2018) Радиоактивное загрязнение: обзор. Целостный подход к окружающей среде 8: 48-65.
3. Перес Б. (2015) Исследование загрязнения окружающей среды естественными радиоактивными элементами. Диссертация на соискание ученой степени по физике. Факультет естественных наук и инженерии, Папский католический университет Перу. Лима Перу. 80 п.
4. Bears J (2008) Радиоактивное загрязнение окружающей среды в Неотропах. Биолог 6: 155-165.
5. Сигел и Брайан (2003) Геохимия окружающей среды радиоактивного загрязнения. Sandia National Laboratories, Альбукерке, США. 115 стр.
6. Ульрих К. (2015) Последствия Фукусимы, спад ядерной промышленности ускоряется. Отчет Гринпис. 21 стр.