РАДІОАКТИВНЕ ЗАБРУДНЕННЯ: ВИДИ, ПРИЧИНИ, НАСЛІДКИ - СЕРЕДОВИЩЕ

Радіоактивне зараження визначається як включення радіоактивних елементів небажаних в навколишньому середовищі. Це можуть бути природні (радіоізотопи, присутні в навколишньому середовищі) або штучні (радіоактивні елементи, що виробляються людиною).

Серед причин радіоактивного зараження - ядерні випробування, які проводяться у військових цілях. Вони можуть генерувати радіоактивні дощі, які проходять кілька кілометрів через повітря.

Ядерна вибух. Джерело: Фото люб'язно надано Національним управлінням ядерної безпеки / Офісом сайту Невади

Аварії на АЕС - ще одна з основних причин радіоактивного забруднення. Деякі джерела зараження - уранові шахти, медична діяльність та виробництво радону.

Цей тип забруднення навколишнього середовища має серйозні наслідки для навколишнього середовища та людини. Трофічні ланцюги екосистем уражені, і люди можуть мати серйозні проблеми зі здоров’ям, що спричиняють їх смерть.

Основним рішенням радіоактивного забруднення є запобігання; Протоколи безпеки повинні бути встановлені для поводження та зберігання радіоактивних відходів, а також необхідного обладнання.

Серед місць з великими проблемами радіоактивного забруднення є Хіросіма та Нагасакі (1945), Фукусіма (2011) та Чорнобиль в Україні (1986). У всіх випадках наслідки для здоров'я людей, що піддаються впливу, були серйозними та спричинили багато смертей.

Види радіації

Радіоактивність - це явище, при якому деякі тіла випромінюють енергію у вигляді частинок (корпускулярне випромінювання) або електромагнітних хвиль. Це виробляється так званими радіоізотопами.

Радіоізотопи - це атоми того ж елемента, які мають нестабільне ядро і мають тенденцію до розпаду, поки не досягнуть стійкої структури. Коли вони розпадаються, атоми виділяють енергію та частинки, які є радіоактивними.

Радіоактивне випромінювання ще називають іонізуючим, оскільки воно може викликати іонізацію (втрату електронів) атомів і молекул. Ці випромінювання можуть бути трьох типів:

Альфа-випромінювання

Частинки виділяються з іонізованих ядер гелію, які можуть проїхати дуже короткі відстані. Проникність цих частинок невелика, тому їх можна зупинити аркушем паперу.

Бета-випромінювання

Електрони, які мають високу енергію, випромінюються за рахунок розпаду протонів і нейтронів. Цей тип випромінювання здатний подорожувати на кілька метрів і його можна зупинити скляними, алюмінієвими або дерев’яними плитами.

Гамма-випромінювання

Це тип електромагнітного випромінювання з високою енергією, який бере свій початок з атомного ядра. Ядро переходить із збудженого стану в стан нижчої енергії та виділяється електромагнітне випромінювання.

Гамма-випромінювання має високу проникаючу силу і може проїхати сотні метрів. Щоб його зупинити, потрібні плити розміром кілька сантиметрів свинцю або до 1 метра бетону.

Види радіоактивного забруднення

Радіоактивне забруднення можна визначити як включення небажаних радіоактивних елементів у навколишнє середовище. Радіоізотопи можуть бути присутніми у воді, повітрі, суші або живих істотах.

Залежно від походження радіоактивності радіоактивне забруднення буває двох видів:

природні

Цей тип забруднення надходить від радіоактивних елементів, які трапляються в природі. Природна радіоактивність походить від космічних променів або від земної кори.

Космічне випромінювання складається з високоенергетичних частинок, які надходять з космосу. Ці частинки утворюються під час вибухів наднової, у зірках та на Сонці.

Коли радіоактивні елементи досягають Землі, вони відхиляються електромагнітним полем планети. Однак на полюсах захист не дуже ефективний, і вони можуть потрапляти в атмосферу.

Іншим джерелом природної радіоактивності є радіоізотопи, присутні в земній корі. Ці радіоактивні елементи відповідають за підтримку внутрішнього тепла планети.

Основними радіоактивними елементами в мантії Землі є уран, торій та калій. Земля втратила стихії з короткими радіоактивними періодами, але інші мають життя мільярди років. Серед останніх _{виділяються} уран ₂₃₅ , уран ₂₃₈ , торій ₂₃₂ та калій ₄₀ .

Уран ₂₃₅ , уран ₂₃₈ і торій ₂₃₂ утворюють три радіоактивні ядра, присутні в пилу, які створюють зірки. Ці радіоактивні групи при розпаді створюють інші елементи з меншим періодом напіврозпаду.

Радій утворюється внаслідок розпаду урану ₂₃₈ і з цього утворюється радон (газоподібний радіоактивний елемент). Радон є основним джерелом природного радіоактивного забруднення.

Штучний

Це забруднення виробляється людською діяльністю, такою як медицина, гірнича промисловість, промисловість, ядерні випробування та виробництво електроенергії.

Протягом 1895 року німецький фізик Ронтген випадково виявив штучне випромінювання. Дослідник встановив, що рентгенівські промені - це електромагнітні хвилі, що виникають від зіткнення електронів всередині вакуумної трубки.

Штучні радіоізотопи виробляються в лабораторії шляхом виникнення ядерних реакцій. У 1919 р. З водню був утворений перший штучний радіоактивний ізотоп.

Штучні радіоактивні ізотопи утворюються при обстрілі нейтронами різних атомів. Вони, проникаючи в ядра, встигають дестабілізувати їх і зарядити енергією.

Штучна радіоактивність має численні застосування в різних галузях, таких як медицина, промислова та військова діяльність. У багатьох випадках ці радіоактивні елементи помилково потрапляють у навколишнє середовище, викликаючи серйозні проблеми із забрудненням.

Причини

Радіоактивне забруднення може виникати з різних джерел, як правило, через неправильне поводження з радіоактивними елементами. Нижче згадуються деякі найпоширеніші причини.

Ядерні випробування

Атомна установка в Пенсильванії, США. Джерело: Див. Сторінку для авторських центрів громадського здоров’я та контролю профілактики захворювань

Це стосується детонації різних експериментальних ядерних озброєнь, головним чином для розробки військової зброї. Ядерні вибухи також були здійснені з метою викопання свердловин, видобутку палива або побудови певної інфраструктури.

Ядерні випробування можуть бути атмосферними (в атмосфері Землі), стратосферними (поза атмосферою планети), підводними та під землею. Атмосферні є найбільш забруднюючими, оскільки вони виробляють велику кількість радіоактивного дощу, який розсіюється протягом кількох кілометрів.

Радіоактивні частинки можуть забруднювати джерела води та досягати землі. Ця радіоактивність може досягати різних трофічних рівнів через харчові ланцюги і впливати на врожаї і, таким чином, досягати людей.

Однією з основних форм непрямого радіоактивного зараження є молоко, через що воно може впливати на дітей.

З 1945 року в усьому світі було проведено близько 2000 ядерних випробувань. У конкретному випадку Південної Америки радіоактивні випадання в основному вплинули на Перу та Чилі.

Ядерні генератори (ядерні реактори)

Зараз багато країн використовують ядерні реактори як джерело енергії. Ці реактори виробляють керовані ядерні ланцюгові реакції, як правило, шляхом ядерного поділу (розриву атомного ядра).

Забруднення відбувається головним чином витоком радіоактивних елементів з АЕС. З середини 40-х років існували екологічні проблеми, пов'язані з атомними електростанціями.

Коли в ядерних реакторах виникають витоки, ці забруднювачі можуть рухатися сотнями кілометрів через повітря, спричиняючи забруднення води, землі та джерел продовольства, які вплинули на сусідні громади.

Рентгенологічні аварії

Вони, як правило, пов'язані з промисловою діяльністю, через неправильне поводження з радіоактивними елементами. У деяких випадках оператори не поводяться з обладнанням належним чином і можуть утворюватися витоки в навколишнє середовище.

Іонізуюче випромінювання може створюватися, завдаючи шкоди промисловим працівникам, техніці або потрапляючи в атмосферу.

Видобуток урану

Уран - це елемент, який міститься в природних родовищах у різних районах планети. Цей матеріал широко використовується як сировина для отримання енергії на атомних електростанціях.

При експлуатації цих покладів урану утворюються радіоактивні залишкові елементи. Відходи, що утворюються, вивільняються на поверхню, де вони накопичуються, і можуть розпорошуватися вітром або дощем.

Вироблені відходи утворюють велику кількість гамма-випромінювання, що дуже шкідливо для живих істот. Також високий вміст радону виробляється і може відбуватися забруднення джерел води за столом підземних вод шляхом вилуговування.

Радон є основним джерелом забруднення для працівників цих шахт. Цей радіоактивний газ може легко вдихатися і вторгнутись в дихальні шляхи, викликаючи рак легенів.

Медична діяльність

Радіоактивні ізотопи виробляються в різних сферах застосування ядерної медицини, які потім повинні бути відкинуті. Лабораторні матеріали та стічні води, як правило, забруднені радіоактивними елементами.

Аналогічно, радіотерапевтичне обладнання може генерувати радіоактивне забруднення як для операторів, так і для пацієнтів.

Радіоактивні матеріали в природі

Радіоактивні матеріали в природі (NORM) зазвичай можуть знаходитись у навколишньому середовищі. Вони, як правило, не виробляють радіоактивного забруднення, але різні види діяльності людини, як правило, зосереджують їх і вони стають проблемою.

Деякі джерела концентрації матеріалів NORM - це спалювання мінерального вугілля, нафтовидобувних палив та виробництво добрив.

У районах, де спалюється сміття та різні тверді відходи, може відбуватися накопичення калію ₄₀ та радону ₂₂₆ . У районах, де вугілля є основним паливом, ці радіоізотопи також є.

Фосфатна порода, яка використовується як добриво, містить високий вміст урану та торію, а радон та свинець накопичуються в нафтовій промисловості.

Наслідки

Про довкілля

Водні джерела можуть бути забруднені радіоактивними ізотопами, впливаючи на різні водні екосистеми. Так само ці забруднені води споживаються різними організмами, які уражаються.

Коли відбувається забруднення ґрунту, вони збіднюються, втрачають родючість і не можуть бути використані у сільськогосподарській діяльності. Крім того, радіоактивне забруднення впливає на харчові ланцюги в екосистемах.

Таким чином, рослини забруднюються радіоізотопами через ґрунт і вони переходять до травоїдних. Ці тварини можуть зазнати мутацій або загинути внаслідок радіоактивності.

На хижаків впливає зменшення доступності їжі або забруднення при споживанні тварин, перевантажених радіоізотопами.

Про людей

Іонізуюче випромінювання може спричинити смертельну шкоду людині. Це відбувається тому, що радіоактивні ізотопи пошкоджують структуру ДНК, що складається з клітин.

Радіоліз (розпад радіацією) відбувається в клітинах як ДНК, так і води, що міститься в них. Це призводить до загибелі клітин або виникнення мутацій.

Мутації можуть викликати різні генетичні відхилення, які можуть призвести до спадкових дефектів або захворювання. Серед найпоширеніших захворювань - рак, особливо щитовидної залози, оскільки він фіксує йод.

Так само може уражатися кістковий мозок, що викликає різні види анемії і навіть лейкемію. Також імунну систему можна послабити, зробивши її більш чутливою до бактеріальних та вірусних інфекцій.

Серед інших наслідків - безпліддя та пороки розвитку плодів матерів, які зазнали радіоактивності. У дітей можуть бути проблеми з навчанням та зростанням, а також з невеликим мізком.

Іноді пошкодження можуть спричинити загибель клітин, зачіпаючи тканини та органи. Якщо уражені життєво важливі органи, може настати смерть.

Профілактика

Радіоактивне забруднення дуже важко контролювати, як тільки воно відбувається. Ось чому зусилля повинні бути зосереджені на профілактиці.

Радіоактивні відходи

Зберігання радіоактивних відходів Джерело: D5481026

Поводження з радіоактивними відходами - одна з основних форм профілактики. Вони повинні бути організовані відповідно до правил безпеки, щоб уникнути забруднення людей, які ними поводяться.

Радіоактивні відходи слід відокремлювати від інших матеріалів і намагатися зменшити його обсяг, щоб легше поводитися з ними. У деяких випадках ці відходи обробляються для перетворення їх у більш керовані тверді форми.

Згодом радіоактивні відходи необхідно помістити у відповідні контейнери, щоб уникнути забруднення навколишнього середовища.

Контейнери зберігаються на ізольованих майданчиках із протоколами безпеки або вони також можуть бути поховані глибоко в морі.

АЕС

Одним з основних джерел радіоактивного забруднення є атомні електростанції. Тому рекомендується будувати їх як мінімум за 300 км від міських центрів.

Також важливо, щоб працівники атомних електростанцій були достатньо навчені працювати з обладнанням та уникати аварій. Так само рекомендується, щоб населення біля цих об'єктів було обізнане про можливі ризики та способи дії у разі ядерної аварії.

Захист персоналу, що працює з радіоактивними елементами

Найефективнішою профілактикою проти радіоактивного забруднення є те, що персонал проходить навчання та має належний захист. Слід скоротити час впливу людей радіоактивністю.

Споруди повинні бути належним чином побудовані, уникаючи пор і тріщин, де можуть накопичуватися радіоізотопи. Потрібно мати хороші вентиляційні системи з фільтрами, які запобігають виходу відходів у навколишнє середовище.

Працівники повинні мати належний захист, такий як ширми та захисний одяг. Крім того, одяг та обладнання, які використовуються, необхідно періодично знезаражувати.

Лікування

Є кілька кроків, які можна вжити, щоб полегшити симптоми радіоактивного зараження. До них належать переливання крові, підвищення імунної системи або трансплантація кісткового мозку.

Однак ці методи лікування є паліативними, оскільки видалити радіоактивність з людського організму дуже важко. Однак в даний час проводяться лікування молекулами хелатування, які можуть виділяти радіоізотопи в організмі.

Хелатори (нетоксичні молекули) зв’язуються з радіоактивними ізотопами, утворюючи стійкі комплекси, які можна вивести з організму. Синтезовані хелатори, які здатні усунути до 80% забруднень.

Приклади місць, забруднених радіоактивністю

Оскільки ядерна енергія використовується в різних людських видах діяльності, трапляються різні аварії через радіоактивність. Для того, щоб люди, які постраждали, дізналися про їх серйозність, було встановлено масштаб ядерних аварій.

Міжнародна шкала ядерної аварії (INES) була запропонована Міжнародною організацією атомної енергії у 1990 р. INES має шкалу від 1 до 7, де 7 вказує на серйозну аварію.

Приклади більш серйозного радіоактивного забруднення наведені нижче.

Хіросіма і Нагасакі (Японія)

Ядерні бомби почали розробляти в 40-х роках 20 століття на основі досліджень Альберта Ейнштейна. Ця ядерна зброя використовувалася США під час Другої світової війни.

6 серпня 1945 року над містом Хіросіма вибухнула бомба, збагачена ураном. Це породило теплову хвилю близько 300 000 ° C і великий вибух гамма-випромінювання.

Згодом утворився радіоактивний випадок, який поширювався вітром, віддаляючи забруднення далі. Приблизно 100 000 людей загинули від вибуху, а ще 10 000 загинули від радіоактивності в наступні роки.

9 серпня 1945 року в місті Нагасакі вибухнула друга ядерна бомба. Ця друга бомба збагатилася плутонієм і була потужнішою, ніж хіросіма.

В обох містах вижили в результаті вибуху були численні проблеми зі здоров’ям. Таким чином, ризик раку серед населення збільшився на 44% між 1958 і 1998 роками.

Наразі досі існують наслідки радіоактивного забруднення цих бомб. Вважається, що понад 100 000 людей, постраждалих від радіації, живуть, включаючи тих, хто був у утробі матері.

У цій популяції спостерігаються високі показники лейкемії, саркоми, карциноми та глаукоми. Група дітей, підданих радіації в утробі матері, виявила хромосомні аберації.

Чорнобиль (Україна)

Вважається однією з найсерйозніших ядерних аварій в історії. Це сталося 26 квітня 1986 року на атомній електростанції і знаходиться на рівні 7 INES.

Робітники проводили випробування, що імітували відключення електроенергії, і один з реакторів перегрівся. Це спричинило вибух водню всередині реактора, і понад 200 т радіоактивного матеріалу було викинуто в атмосферу.

Під час вибуху загинуло понад 30 людей, а радіоактивні випадання поширилися на кілька кілометрів. Вважається, що внаслідок радіоактивності загинуло понад 100 000 людей.

Рівень захворюваності на різні типи раку зріс на 40% в уражених районах Білорусі та України. Одним з найпоширеніших видів раку є рак щитовидної залози, а також лейкемія.

Стани, пов’язані з дихальною та травною системами, також спостерігалися через вплив радіоактивності. Що стосується дітей, які перебували в утробі матері, понад 40% мали імунологічні недоліки.

Були також генетичні відхилення, збільшення захворювань репродуктивної та сечовидільної системи, а також передчасне старіння.

Фукусіма Даїчі (Японія)

Фукусімаська АЕС, Японія. Джерело: Digital Globe

Ця аварія стала наслідком землетрусу магнітудою 9, який завдав Японії 11 березня 2011 року. Згодом сталося цунамі, яке деактивувало системи охолодження та електропостачання трьох реакторів на атомній електростанції Фукусіма.

У реакторах сталося декілька вибухів та пожеж. Ця аварія спочатку була класифікована як рівень 4, але через її наслідки вона була згодом піднята до рівня 7.

Більша частина радіоактивного забруднення йшла до води, головним чином до моря. В даний час на цьому заводі є великі резервуари для зберігання забрудненої води.

Ці забруднені води вважаються ризиком для екосистем Тихого океану. Один з найбільш проблемних радіоізотопів - цезій, який легко переміщується у воді і може накопичуватися у безхребетних.

Вибух не спричинив загрозу прямої радіації, а рівень радіоактивності був нижчим, ніж у Чорнобиля. Однак деякі працівники змінили ДНК протягом кількох днів після аварії.

Так само були виявлені генетичні зміни у деяких популяціях тварин, що зазнали радіації.

Список літератури

Greenpeace International (2006) Чорнобильська катастрофа, наслідки для здоров'я людини. Резюме. 20 с.
Hazra G (2018) Радіоактивне забруднення: огляд. Цілісний підхід до навколишнього середовища 8: 48-65.
Pérez B (2015) Дослідження забруднення навколишнього середовища через природні радіоактивні елементи. Дисертація на здобуття наукового ступеня фізики. Науково-технічний факультет, Pontificia Universidad Católica del Perú. Ліма Перу. 80 pp
Bears J (2008) Радіоактивне забруднення навколишнього середовища в Неотропах. Біолог 6: 155-165.
Siegel and Bryan (2003) Геохімія навколишнього середовища радіоактивного забруднення. Національні лабораторії Санді, Альбукерке, США. 115 с.
Ульріх К (2015) Ефекти Фукусіми, занепад ядерної промисловості спричиняють значні наслідки. Звіт «Грінпіс». 21 с.

РАДІОАКТИВНЕ ЗАБРУДНЕННЯ: ВИДИ, ПРИЧИНИ, НАСЛІДКИ - СЕРЕДОВИЩЕ - 2025