8) Аварии искусственных спутников земли и самолетов

    В 1964 г. потерпел аварию американский навигационный спутник SNAP-9A: он не вышел на орбиту и упал в Индийский океан. Авария спутника привела к распылению в атмосфере 629 ТБк 238Рu. Около 95% этого плутония выпало на поверхность Земли к концу 1970 г. Падение SNAP-9A привело к существенному изменению соотношения 238Pu/239,240Pu в глобальных выпадениях. Авария советского спутника «Космос-954» в 1978 г. привела к поступлению в окружающую среду продуктов деления из бортового атомного реактора. Примерно 3/4 от общего количества РН рассеялись в верхних слоях атмосферы. Падение обломков произошло на территории Северной Америки.


9) Боеприпасы с обедненным ураном

    С 1990-х гг. дополнительным источником радиоактивного загрязнения окружающей среды в зонах локальных военных конфликтов (война в Пер­сидском заливе – 1991 г., военные действия в Боснии и Герцеговине – 1994 г., Сербии – 1999 г. и, наконец, в Ираке – 2003 г.) стал обедненный уран (ОУ).
    Обедненному урану были посвящены обширные исследования окружающей среды, несколько научных конференций, а также многочисленные публикации в научной литературе. Использование ОУ в военных целях связано с тем, что он является очень плотным металлом (плотность 19 г/см3), имеет высокую температуру плавления (1132°С), весьма пирофорен1 и обладает пределом прочности на разрыв, соизмеримым с пределами для большинства типов сталей. Это делает его идеальным для применения в бронебойных боеприпасах и усиленной броне (рис.5.29).

Приведите примеры радиационного загрязнения участков земли

Рис.5.29. Пояснение того, что происходит, когда в бронированную машину попадает сердечник из обедненного урана (в данном случае 25-мм снаряд, выпущенный из подвесного пушечного контейнера GPU-5/А).


    Пыль ОУ, образующаяся при столкновении с мишенью, может рассеяться и загрязнить окружающую среду. По оценкам обычно 10-35% (максимально до 70%) пробойника из ОУ превращается в аэрозоли при соударении или при возгорании ОУ. Размеры большей части пылевых частиц меньше 5 мкм, поэтому они удерживаются в воздухе в течение длительного времени и разносятся ветром. Согласно исследованиям, проведенным на местах испытаний в США, большая часть осевшей пыли ОУ выпадает в пределах 100 м от мишени. Однако пыль ОУ может переноситься на расстояния до 40 км, оставаясь в воздухе в течение значительного времени.
    Гражданское использование ОУ ограничено в основном производством стабилизаторов для самолетов и судов. Подсчитано, что только в США к настоящему времени накоплено примерно 600 000 т ОУ. Около 320 т ОУ было рассеяно в окружающей среде во время войны в Персидском заливе в начале 1990-х гг., и около 15 т – было использовано через несколько лет на Балканах.
    Вопреки общественному заблуждению, главная опасность для здоровья связана не с радиоактивностью ОУ, а, как и в случае других тяжелых металлов, с его химической токсичностью (поражает в основном почки). Однако ОУ, полученный в результате переработки облученного ядерного топлива, использовавшегося в ядерных реакторах, содержит широкий спектр трансурановых радионуклидов, что повышает его радиационную опасность.


к в боеголовках из ОУ, собранных в Косово, были обнаружены следы 236U и 239+240Pu. Сообщалось, что также присутствовали следовые количества Am, Np и 99Тс.
    Опасность для здоровья может возникать в результате вдыхания или поступления с пищей аэрозолей или частиц, которые образуются при возгорании снарядов и брони из ОУ во время удара или в результате проникновения фрагментов в почву или другие поверхности. Особенно важен размер частиц, ассоциированных с радионуклидами: большие частицы (5-30 мкм) обычно оседают в верхней части дыхательных путей, в то время как малые частицы (~1 мкм) могут достигать нижних частей дыхательной системы и оседать в альвеолах, подвергая легочные ткани облучению, и в пределе переходить в циркуляционные отделы с биологическим периодом полувыведения около 1 года. Повышенные содержания урана в моче ветеранов войны в Заливе, имеющих в своих телах вонзившиеся осколки шрапнели с ОУ, обнаруживались даже спустя 7 лет после военных действий.

10) Радиоактивные отходы

    После запрещения испытаний ядерного оружия в трех сферах проблема уничтожения радиоактивных отходов, образующихся в процессе использования атомной энергии в мирных целях, занимает одно из первых мест среди всех проблем радиационной экологии.
    По физическому состоянию радиоактивные отходы (РАО) подразделяются на твердые, жидкие и газообразные.

iv>
дкие и твердые радиоактивные отходы подразделяются по удельной активности на 3 категории: низкоактивные, среднеактивные и высокоактивные.
    Для сбора радиоактивных отходов в организации должны быть специальные сборники. Места расположения сборников должны обеспечиваться защитными приспособлениями для снижения излучения за их пределами до допустимого уровня.
    Передача РАО из организации на переработку или захоронение должна производиться в специальных контейнерах. Переработку, долговременное хранение и захоронение РАО, как правило, производят специализированные организации.

Приведите примеры радиационного загрязнения участков земли
Рис.5.30. Общая схема обращения с радиоактивными отходами.

    Хранилища радиоактивных отходов размещаются глубоко под землей (не менее 300 м), причем, за ними устанавливается постоянное наблюдение, так как радионуклиды выделяют большое количество тепла. Подземные хранилища РАО должны быть долговременными, рассчитанными на сотни и тысячи лет. Для облегчения захоронения и надежности последнего жидкие высокоактивные РАО превращают в твердые инертные вещества. В настоящее время основными методами переработки жидких РАО являются цементирование и остеклование с последующим заключением в стальные контейнеры, которые хранятся под землей на глубине нескольких сотен метров. Радиоактивные отходы в большом количестве производят атомные электростанции, исследовательские реакторы и военная сфера (ядерные реакторы кораблей и подводных лодок).


    Глубокое захоронение РАО используется не случайно. Естественные изменения геологической среды сопровождаются возникновением глубинных источников сейсмических колебаний, вызывающих на поверхности землетрясения различной интенсивности вплоть до разрушительных. Естественная сейсмичность является фактором, лимитирующим создание ответственных сооружений, в том числе связанных с обращением с отходами. Применительно к глубинному захоронению жидких, в том числе радиоактивных, отходов оценка сейсмической опасности имеет свои особенности, что обусловлено уменьшением сейсмического воздействия с глубиной.
    По данным оценок Канадских геологов по заказу компании «Онтарио-Гидро» в связи с захоронением отвержденных РАО, интенсивность сейсмического воздействия с глубиной уменьшается по зависимости, близкой к экспоненциальной. В мировой практике известны случаи, например в Китае, когда при землетрясениях горные выработки сохраняли устойчивость и все из находящихся в них шахтеры поднимались на поверхность, хотя населенный пункт рядом с шахтой был полностью разрушен. При разрушительном Газлийском землетрясении глубокие буровые скважины, использующиеся для добычи газа, практически не были повреждены, хотя поверхностное оборудование претерпело разрушения.
    В связи с этим ограничение создания полигонов захоронения жидких РАО по сейсмичности относится, прежде всего, к поверхностным сооружениям – павильонам скважин, трубопроводам, насосным станциям и т.д., которые при необходимости могут быть построены в сейсмостойком исполнении.

>
ем не менее, в районах, характеризующихся повышенной сейсмичностью и подобными землетрясениями, глубинное захоронение жидких РАО обычно не проводится.
    Иной характер может иметь деятельность человека. Бурение глубоких скважин в местах захоронения РАО, проходка горных выработок может привести к вскрытию коллекторских горизонтов, содержащих отходы, попаданию компонентов отходов на поверхность, в неглубокозалегающие грунтовые воды.
    Для предупреждения подобных явлений в районе полигонов захоронения отходов вводятся ограничения пользования недрами.

    Жидкие РАО Военно-Морского флота хранятся в береговых и плавучих емкостях в регионах, где базируются корабли с атомными двигателями. Годовое поступление таких РАО около 1300 м3. Они перерабатываются двумя техническими транспортными судами (один на Северном, другой на Тихоокеанском флотах). Кроме того, в связи с интенсификацией применения ионизирующего излучения в хозяйственной деятельности человека, с каждым годом возрастает объем отработанных радиоактивных источников, поступающих с предприятий и учреждений, использующих в своей работе радиоизотопы.


льшая часть таких предприятий находится в Москве (около 1000), областных и республиканских центрах. Эта категория РАО утилизируется через централизованную систему территориальных организаций.
    Кроме РАО существует проблема отработанного ядерного топлива АЭС. Отработанное топливо перевозится на радиохимические комбинаты со специальными подземными хранилищами. Затем оно регенерируется и отправляется на АЭС для повторного использования в качестве ядерного горючего.

Рис.5.31. Окончательное удаление РАО в хранилища: низкоактивные – в приповерхностные, среднеактивные – в подземные, высокоактивные – в глубокие геологические формации.
Рис. 5.32. Районы сброса жидких РАО на Дальнем Востоке.

    В России разработана и осуществляется федеральная целевая программа «Обращение с РАО и отработавшими ядерными материалами, их утилизация и захоронение», утвержденная постановлением Правительства РФ. Поскольку Россия не в состоянии своими силами ускорить темп утилизации списанных АПЛ, частичное финансирование этих работ на безвозмездной основе осуществляют Норвегия, США, Франция и Великобритания.
    В настоящее время Россия прекратила сброс РАО в северные моря, в результате чего списанные и выведенные из эксплуатации атомные подводные лодки с невыгруженным ядерным горючим переполняют гавани и побережье Арктики, где расположены базы Северного флота, а также судостроительные и судоремонтные заводы.
    США и страны Западной Европы затапливали свои РАО в северо-восточной части Тихого океана, в северо-восточном и северо-западном секторах Атлантики.


Приведите примеры радиационного загрязнения участков земли

Рис.5.33. Составленная NRDC2 карта размещения ядерных реакторов и хранилищ отработанного ядерного топлива на территории США.

    В США политика в области обращения с атомными отходами была сформулирована в 1982 году, когда был принят Акт о политике в области обращения с атомными отходами (Nuclear Waste Policy Act), который предусматривал геологическое захоронение высокоактивных отходов без переработки, а все предприятия ядерно-энергетического комплекса отчисляют в фонд специальный налог. Захоронение военных отходов оплачивается Федеральным правительством.
    После принятия этого акта было предложено для изучения девять площадок в шести штатах. Некоторое время планировалось организовать хранилище радиоактивных отходов в округе Деф-Смит, но в дальнейшем отказались от этой идеи в пользу Юкка-Маунтин.


мой ранней предполагаемой датой для начала строительства репозитория считается 2013 г. В результате атомная промышленность США до сих пор не имеет возможности долговременного захоронения радиоактивных отходов. Существующее в США глубокое геологическое хранилище Waste Isolation Pilot Plant принимает отходы только от оборонной индустрии. В настоящее время радиоактивные отходы в США хранятся на местах производства, что гораздо более опасно и накладно, чем перевозка и захоронение их в репозитории. Поэтому отказ администрации Обамы от продолжения проекта вызвал множество судебных исков, где защитниками проекта являются представители атомной промышленности и муниципалитетов, в которых находятся временные склады радиоактивных отходов, а с другой стороны – представители штата Невада, ряда экологических и общественных групп и в настоящее время федеральных властей.
    К существенным загрязнениям морской среды привела работа западноевропейских предприятий, перерабатывающих отработанное ядерное топливо. Наибольшее значение имеют два британских предприя­тия (Селлафилд и Доунрей) и французское «Кожема», расположенное на мысе Аг (рис. 5.34). Так, находящийся на восточном побережье Ирландского моря комплекс Селлафилд с 1951 г. проводит плановые сбросы низ­коактивных жидких отходов по трубопроводам в Ирландское море. Два других крупных европейских предприятия внесли существенно меньший вклад в загрязнение окружающей среды искусственными радионуклидами.


Приведите примеры радиационного загрязнения участков земли
Рис. 5.34. Европейские предприятия по переработке ядерного топлива: 1 – Селлафилд, 2 – мыс Аг,
3 – Доунрей.
Рис. 5.35. Годовые сбросы 137Cs в Ирландское море комплексом Селлафилд.

На рис. 5.35 представлены изменения годового сброса 137Cs предприятием в Селлафилде. Максимальный сброс по β-излучающим РН пришелся на 1975 г. (9 ПБк), а по α-излучающим –
на 1973 г. (180 ТБк). Общая активность сбросов за 1952-1994 гг. оценивается в 39 ПБк 3Н, 41 ПБк 137Cs, 6 ПБк 134Cs, 6 ПБк 90Sr, 120 ТБк 238Рu, 610 ТБк 239,240Pu, 22 ПБк 241Рu, 540 ТБк 241Am. К 1992 г. сбросы многих долгоживущих РН (137Cs, трансурановых элементов) уменьшились примерно на два порядка по сравнению с серединой 1970-х гг. Тем не менее, загрязнение Северной Атлантики и Арктики 129I к 1997 г. выросло примерно в 2.5 раза по сравнению с началом 1990-х гг., сбросы 99Тс достигли максимума к 1995 г.
    Дальнейшая миграция РН, сбрасываемых в Ирландское море и Ла-Манш, определяется преобладающими течениями. Огибая Великобританию с юга и востока, радионуклиды поступают в Северное море, далее через Датские проливы проникают в Балтику. Значительная часть радионуклидов движется вдоль северо-западного побережья Норвегии, где делится на две основные ветви, одна из которых направляется к западу от Шпицбергена, другая – в сторону Баренцева моря. По усредненным оценкам, время переноса радионуклидов с водными массами из Селлафилда в Баренцево и Карское моря составляет 5-6 лет.

11) «Космический мусор».

    Мы все заслуженно гордимся достижениями космонавтики. С помощью космических аппаратов землян изучали Луну, все планеты Солнечной системы, их спутники, астероиды и кометы. Космические аппараты «Пионер-10» и «Вояджеры» стартовавшие более 30 лет тому назад и запущенный на околоземную орбиту телескоп «Хаббл» позволили получить уникальные сведения о планетах Солнечной системы и далеких звездных системах. Сегодня ни одна развитая страна мира не может обойтись без мобильной связи, телевидения, радиосвязи, средств наблюдения за опасными участками земной поверхности, космической навигации, космической разведки и т.п. И все это заслуги ИСЗ и космонавтики.
    Однако у космических исследований есть также и «обратная сторона»: запуски ракет, разрушение и падение фрагментов космических аппаратов приводят к серьезным экологическим проблемам на Земле и в космосе.
    Проблема экологии космической деятельности возникла практически после первых запусков крупных ракет, однако потребовались десятилетия, чтобы осознать всю ее серьезность.
    Влияние запусков ракет на поверхность планеты
во многом зависит от массы стартующих ракет, частоты запусков, т.е. грузопотока на орбиту. Последний составляет около 2200, 700 и 600 тонн в год для космодромов Байконур, мыс Канаверал и Плесецк соответственно.
    Высота самой большой ракеты «Аполлон» (именно с ее помощью были осуществлены пилотируемые полеты на Луну) превышала 100 метров, а масса была близка к 3 тыс. тонн. В настоящее время самая крупная ракета имеет массу около 2 тыс. тонн и высоту около 50 м. Такая ракета в секунду сжигает почти 10 т топлива и выбрасывает в атмосферу далеко не безвредные продукты сгорания. Самые «маленькие» космические ракеты имеют массу около 100 т. Масса топлива в ракетах всех типов – почти 90% массы ракеты.
    Наименее безобидным топливом считается жидкий водород. В результате его сгорания образуется водяной пар. Такое топливо использовалось в ракетах-носителях «Спейс Шаттл» (США). Кроме того, в этих же ракетах находят применение и твердотопливные ускорители, которые приводят к очень вредным выбросам. Украинская ракета «Зенит–2», как и российская «Союз», использует керосин – сравнительно безобидное топливо. В российской ракете «Протон» применяется очень агрессивное и высокотоксичное топливо – гидразин, гептил.
    Падение первых ступеней ракеты
. Все ракеты имеют разное число ступеней – от 2 до 6. Нулевая и первая ступени ракеты-носителя работают около 1–2 минут. После сгорания топлива ступени отстреливаются и падают сравнительно недалеко (на расстоянии около 100 км) от места старта ракеты. Вторые и третьи ступени падают на удалениях около 800 и 2500 км соответственно. Для запуска ракет отчуждается участок земной поверхности площадью от 1.5 до 5 тыс. км2. Только в СНГ под районы падений частей ракет отведены участки с суммарной площадью около 200 тыс. км2, что составляет 20% площади Украины.
    Опасность представляют как сами ступени ракет, так и особенно остатки топлива, нередко токсичного. Только в странах СНГ остаткам топлива от ракет «Протон», «Циклон» и «Космос» загрязнено около 10 тыс. км2 поверхности земли.

    Вот один из примеров нарушения экологического равновесия. Жители алтайского села Саратан рассказали, что первые несчастья у них начались еще в 1959 г. На альпийских лугах Алтая стали находить крупные обломки какой-то техники (многие думали инопланетной (о Байконуре в селе еще ничего не знали). Стали гибнуть лошади, коровы и овцы. Постепенно была уничтожена практически вся растительность, исчезли прекрасные высокогорные цветы. Затем улетели птицы: косачи, белые куропатки, глухари, кукушки и даже неприхотливые воробьи. Из окрестных лесов ушли лоси, волки и медведи. Наступила мертвая тишина. Жители алтайских сел стали рано седеть, страдать от заболеваний почек, печени, гипертонии, наблюдались случаи выпадения волос, зарегистрировано много случаев онкологических и странных психических заболеваний. Были отмечены случаи рождения детей-уродов. Столичные врачи связывали все это с воздействием ракетного топлива гептила, но правду больным не сообщали.

    Падение космических аппаратов и их фрагментов, отработавших на орбите и более неуправляемых, особенно если такие спутники имели ядерные силовые установки. Для штатного затопления грузовых КА «Прогресс» отведен район в южной части Тихого океана, восточнее Новой Зеландии. Его площадь составляет несколько миллионов квадратных километров, что в несколько раз превышает площадь Украины. Однако регулярно случаются и внештатные ситуации. Одна из таких угрожающих ситуаций возникла, например, 11 июля 1979 г. при падении обломков орбитальной станции (ОС) «Скайлэб» (США). Фрагменты рассеялись на площади в несколько тысяч квадратных километров, задев север Австралии и южную часть Индийского океана.
    Но даже управляемые спуски ОС таят в себе большую опасность. Дело в том, что на ОС возникает собственная загрязненная атмосфера, в которой развиваются малоизученные микроорганизмы. За 11 лет функционирования ОС «Мир» на ней появилось 140 видов микроорганизмов, у некоторых из них сменилось около 190 тыс. поколений. По мнению японских специалистов, эти микроорганизмы-мутанты представляют собой бактериологическое оружие. Они уже ставят космонавтов в экстремальные условия и угрожают землянам. Как поведут себя микробы после падения ОС в океан – не ясно и сегодня. В настоящее время на околоземных орбитах находится 58 объектов с ядерными и радиоизотопными установками. Их падение (а все КА рано или поздно падают) чревато серьезными экологическими последствиями.
    Влияние КА на приземную атмосферу
заключается, прежде всего, в том, что именно она первой принимает на себя удар стартующей ракеты. Здесь происходят наибольшие по массе выбросы продуктов сгорания. Здесь генерируются наибольшие по мощности акустические и электромагнитные (включая оптические) излучения.

Например, одна из наиболее экологически чистых ракет – «Спейс Шаттл» выбрасывает в атмосферу около 1850 т продуктов сгорания, примерно половину этой массы – в приземную атмосферу. Одной соляной кислоты инжектируется в среду 160 т, из них более 90 т – в приземную атмосферу. После этого на больших площадях наблюдаются обильные кислотные дожди.

    Влияние на погоду и климат. До последнего времени такое влияние аргументированно отрицалось. Сейчас отдельные специалисты, проведя наблюдения, их статистическую обработку и компьютерное моделирование, пришли к выводу, что запуски всего 60 аппаратов типа «Спейс Шаттл» в год должны привести к изменению метеоусловий по обе стороны Атлантики. Влияние запусков ракет на Байконуре является более локальным. Они обычно сопровождаются усилением осадков. Так ли это – покажет будущее. Если подобное влияние существует, то оно, скорее всего, связано со спусковыми эффектами и процессами самоорганизации в атмосфере. Кроме рассмотренного воздействия, запуски КА сопровождаются тепловым, газодинамическим, электромагнитным воздействием струи, динамическим воздействием корпуса ракеты и другими эффектами.
    Разрушение озоносферы
происходит за счет выбросов хлора и оксидов азота. При стартах ракет ежегодно в атмосферу инжектируется около 5 тыс. т хлора и 100 т оксидов азота. Исследования показали, что твердотельные ракеты наносят больший вред озоносфере, чем жидкостные. К счастью, пока что запуски КА способны разрушать озонсферу лишь вблизи места пролета ракеты, радиус возмущенной зоны не превышает нескольких километров. Глобальное влияние запусков при нынешней их интенсивности мало.
    Влияние космической деятельности на геокосмос
(примерно от 100 до 36 000 км). Благодаря сильной разреженности геокосмос значительно более уязвим, чем приземная атмосфера. Космическая деятельность влияет на экологию геокосмоса по нескольким каналам. К ним относятся выбросы больших объемов химических веществ, часто отсутствующих в естественных условиях, инжекция акустической, электромагнитной и тепловой энергии, засорение околоземной среды фрагментами ракет и космических аппаратов («космическим мусором»).
    Космический мусор
состоит из закончивших свою активную работу ИСЗ, последних ступеней ракет, разгонных блоков, обломков ракет и спутников, возникших в результате преднамеренных и аварийных взрывов. Необходимо помнить, что от 4 до 10% запусков ракет являются аварийными. За более чем 50 лет космической эры в геокосмос запущено более 25 тысяч искусственных космических объектов. Более 16 тысяч из их упали на поверхность Земли. Из остальных – в среднем только около 600 является действующими.
    Размеры фрагментов космического мусора изменяются от долей миллиметра до 5–6 метров. Только фрагментов размером более 10 см в геокосмосе находится около 8 тысяч. За ними ведется постоянное слежение, все данные о них занесены в специальные каталоги. Масса этих фрагментов превышает 3 тысячи тонн.
    Весь опыт человечества показывает: к чему бы человек ни прикоснулся – непременно наряду с несомненными благами появляются новые проблемы, в том числе и экологического характера. Уже сейчас экологическая проблема геокосмоса во весь рост стоит перед человечеством. Таков неизбежный итог техногенной деятельности человека в космосе. Научный и технологический прогресс остановить нельзя, остается лишь минимизировать его вредные экологические последствия.

1. Пирофорность – способность твёрдого материала в мелкораздробленном состоянии к самовоспламенению на воздухе при отсутствии нагрева.

2. Natural Resources Defense Council (NRDC) – некоммерческая, беспартийная международная экологическая правозащитная группа. Основана в 1970 г., включает около 1,3 млн. членов и онлайн-активистов в США и более 300 сотрудников: юристов, ученых и других экспертов политики.

Источник: nuclphys.sinp.msu.ru

Основные понятия

Радиоактивное загрязнение окружающей средыРадиоактивное загрязнение окружающей среды – это, можно сказать, современное понятие, возникшее в результате научно-технического прогресса и связанное с возможностями человека в области атомарного строения вещества. Понятие стало наиболее актуально с первыми успехами по расщеплению атома, с первым преступлением по его применению против жизни человека, а в последующем и для удовлетворения потребностей людей.

Радиоактивным является химический элемент, природного или синтетического происхождения, все изотопы которого радиоактивны. К таким же относят также смеси, хотя бы один изотоп которых радиоактивен.

Радиоактивность состоит из двух латинских слов «radius»  — луч и «āctīvus» — действенный, то есть «активный луч». В действительности — это свойство атомных ядер изменять свой состав и строение, в результате чего происходит выброс элементарных частиц, квантов и даже ядерных фрагментов.

В периодической таблице Менделеева такие элементы идут после свинца, в их числе висмут технеций и прометий. В природных смесях с одним радиоактивным изотопом, наиболее известными такими элементами являются: калий, кальций, ванадий, цирконий, молибден, кадмий, вольфрам, осмий, платина, висмут, уран, радий, радон, астат и углерод-14, образующийся в атмосфере под влиянием солнечных лучей.

В производственной деятельности человека эти элементы нашли свое применение в энергетике – для атомных реакторов и батарей, а также для военных целей.

Загрязнение — это появление в стройной и отлаженной системе несвойственных или излишних элементов, которое не может не сказаться на ее функционировании. Количественные и качественные показатели такого загрязнения могут привести к уничтожению системы.

Основными объектами загрязнения окружающей среды, естественно, являются ее составляющие: вода, земля и воздух.

Радиоактивное загрязнение окружающей средыЗагрязнение может быть естественным процессом в существование биосистемы, которое последней как производится, так и нейтрализуется. Это естественное загрязнение. Но есть загрязнение, возникающее в процессе производственной деятельности человека или антропогенное. Такое загрязнение должно быть устранено либо источником его происхождения, то есть человеком, либо при его максимальном участии. Потому что устранение такого загрязнения природной системой не предусмотрено и требует дополнительных ресурсов.

Загрязнения можно классифицировать по масштабам влияния на биосистему. Это: локальные, региональные и глобальные. И по видам: биологическое, механическое, физическое и химическое. Радиоактивное загрязнение относят к физическому виду.

Иногда говорят еще о радиоактивном заражении. Хотя заражение или инфекция, от латинского слова «inficio» или заражать, относится к процессам, вызываемым у одних живых организмов другими – бактериями, вирусами, грибами и другими простейшими. Потому правильнее, наверное, говорить все-таки о радиоактивном загрязнении, а не заражении.

Загрязнение и виды веществ

Радиоактивность — это природное свойство химических элементов. Упрощенно радиоактивность – это способность элемента или вещества при определенных условиях производить энергию и выбрасывать ее в виде энергетических потоков или волн, то есть радиации. Эта энергия, преобразовываясь и задерживаясь на различных этапах и уровнях, достигает и проникает во все живое на Земле. Основным потребителем этой энергии являются растения. Ее они расходуют на преобразование углекислого газа в необходимый живым организмам кислород. Самыми известными источниками такой природной радиации является Солнце, а также некоторые природные ископаемые — уголь, торф, базальт, гранит и руды, содержащие уран, торий и радий.

Радиоактивность существовала и существует и только с вмешательством человека в эту область природных процессов, речь уже надо вести не столько о радиоактивности, сколько о радиоактивном загрязнении. Ибо в стройную систему стало поступать избыточное количество элементов и, соответственно, энергии. А все что лишнее и есть загрязнение.

Производимое радиоактивными веществами загрязнение окружающей среды носит характер аккумулирования. И в этом его основная суть и отличие от других видов загрязнения. Кроме того, радиоактивные вещества попадают в трофическую или пищевую цепь, но не подвергаются переработке. Они передаются от одного звена цепи другому и постепенно накапливаются в живых организмах. Различные представители растительного и животного мира обладают разной способностью к накоплению этих веществ. Одними из «лидеров» — аккумуляторов являются мхи и лишайники. А местом, где такое происходит чаще всего, является костная ткань.

К основным радиоактивным загрязняющим веществам относят: Йод-131, Стронций-90, Цезий-137, Кобальт-60 и Америт-241.

  • Йод-131 является бета- и гамма-радиоактивным. Период его полураспада около 8 суток. Под его воздействием мутируют и распадаются клетки, а ткани на глубину до нескольких миллиметров. Место концентрации – щитовидная железа.
  • Стронций-90. Полураспад – 28,8 года. Опасность для живых организмов чрезвычайно повышена. Место накопления – костные ткани.
  • Цезий-137. Полураспад – 30 лет. Главное радиоактивное загрязняющее вещество биосферы.
  • Кобальт-60. Полураспад —  5,3 года.
  • Америций-241. Полураспад – 433 года.

Каждый из этих элементов является результатом конкретной реакции и определенного технологического процесса, то есть имеют свой источник происхождения.

Источники и ядерное оружие

У радиоактивного загрязнения окружающей среды источники весьма разнообразны. К ним можно отнести добычу каменного угля и торфа, а также их использованием при производстве тепла и электроэнергии. Сюда же, без сомнения, относится добыча урановых и иных руд, содержащих радиоактивные элементы. Происходит сопутствующее загрязнение почвы, воды и воздуха, возникающее как последствия этих видов производственной деятельности – отвалы, могильники, зола, отработанные газы, пыль, сточные и технологические воды и многое другое.

Все эти источники являются опасным и требующим пристального внимания и контроля. Их нельзя сбрасывать со счетов, лишь на том основании, что они наиболее приближены к естественным, и возникают в результате использования природных ресурсов.

Новая Земля (РФ)Но есть главные, основные, глобальные. Те, которые являются побочным эффектом деятельности человека. Они полностью искусственны и неприродные.

С незапамятных времен человек, сначала догадывался об атомарном строении материи, затем он проник в ее глубины и смог расщепить атом, получив при этом долгожданный новый источник энергии. И что стало первым способом применения этого замечательного открытия — две атомные бомбы на японские города Хиросима и Нагасаки в августе 1945 года, унесшие сотни тысяч человеческих жизней сразу и еще несколько сотен тысяч впоследствии. И только в 1950 году в СССР начались работы по строительству первой атомной станции, то есть первому мирному использованию великого открытия.

Чем можно считать испытание и применение ядерного оружия в первую очередь, но не в последнюю его следует считать основным и главным источником загрязнения окружающей среды.

Новая Земля (РФ)В настоящее время известны следующие полигоны для проведения ядерных испытаний – это: Невада (США), Новая Земля (РФ), Моруроа (Франция) и Лобнор (Китай). К 2000 году в мире уже было проведено около 2000 испытаний ядерного оружия. Более 50% испытаний приходится на долю США, около 35% — Россию, 10% — Францию, 2,3% — Англию, около 2% — Китай. Такое количество взрывов привело к повышению радиационного фона на 3% в глобальном – общепланетарном масштабе.

При проведении ядерных взрывов образуется два вида изотопов. Одни с коротким периодом полураспада, которые представляют повышенную опасность сразу после взрыва и в непосредственной близости от него. И вторые – с периодом полураспада от нескольких лет до нескольких десятков и сотен лет. Именно они оседают в воде, воздухе и почве и, попадая в пищевую цепочку, накапливаются в растениях и животных. Наиболее опасным из них является стронций-90, который легко выступает «заменителем» кальция в организме.

Проводя испытания на земле или воздухе, радиоактивные вещества поднимаются высоко в атмосферу и затем переносятся на значительные расстояния, выпадая на землю и воду с дождями и туманами. 40% продуктов ядерных испытаний выпадают с осадками в течение 1-3 месяцев, остальные могут оставаться в верхних слоях атмосферы до 10 лет. Таким образом, загрязнение распространяется за пределы отведенных мест.

Кроме прямого загрязнения, ядерные взрывы нарушают озоновый слой Земли, влияют на метеорическую обстановку и являются причиной сейсмических нарушений. Ярким примером чего явились испытания в Прикаспии. В результате были вскрыты зоны аномально высоких пластовых давлений, начали подниматься подземные воды и вместе с ними уровень воды в море.

Еще одной проблемой полигонов для ядерных испытаний, является их использование в качестве захоронения радиоактивных отходов.

«Мирный» атом

При правильной эксплуатации ядерная энергетика практически безопасна. По данным на 2009 год в мире эксплуатируется порядка 437 ядерных реакторов, которые дают практически 16% всей мировой электрической энергии и потребляют около 4000 тонн природного урана. Источниками загрязнения, при корректной эксплуатации атомных станций, являются изотоп углерода-14 и трития, которые поступают в атмосферу после очистки газов станции фильтрами-абсорберами.

 тритийНаиболее опасным из них является тритий, который замещает водород в соединениях, составляющих большую часть массы живых организмов. Он накапливается, не перерабатываясь в пищевых цепях, превращается в гелий и испускает β-частицы. Отчего клетки мутируют и поражаются на генном уровне.

Радионуклиды содержатся в воде, используемой для технологических нужд станции. Эта вода, как правило, используется в циклическом режиме и иногда требуется ее обновление. В связи с этим она поступает в водоем-охладитель при станции. Этот водоем является слабопроточным или искусственным водохранилищем. Но сброс в него воды и содержание в ней радионуклидов тщательно контролируется.

Радиоактивное загрязнение окружающей среды – это на сегодняшний момент, наверно, самый опасный вид загрязнения природы. Ибо отложенный взрыв, не означает предотвращенный.

Источник: ecology-of.ru

Определение проблемы

Радиоактивное загрязнение почвы – это превышение в ней концентрации радионуклидов над показателями предельно допустимой нормы вследствие антропогенной деятельности.

Загрязненные территории характеризуются значительным превышением доз внешнего и внутреннего облучения. Для обозначения нормы ионизирующего излечения Международной Комиссией Радиационной защиты (МКРЗ) было введено среднегодовую дозу радиации, которая для почв и горных пород составляет 0,25-0,5 микрозивертов в год (мЗв/г). Этот норматив определяет безопасное для здоровья человека количество радиации и во много раз ниже величины, которая может привести к гибели живого организма в течение дальнейших 30 дней.

Причины

Как происходит радиоактивное загрязнение почв? Источники загрязнения — это две группы радионуклидов:

  • техногенные;
  • природные.

Известно, что в почве содержатся естественные радионуклиды. Но их концентрация значительно увеличивается вследствие добычи, складирования природного сырья, переработки, внесения удобрений, их производства, сжигания угля, использования золы в качестве подкормок растениям или для изготовления строительных материалов и т.д.

За счет стремительного производства и использования удобрений с каждым годом возрастает количество радиоактивно загрязненных почв. К примеру, недостаточно изучен вопрос повышения концентрации в грунте радионуклидов из-за использования калийных и фосфорных удобрений.

Искусственные радионуклиды массово попадают в компоненты биосферы планеты из-за ядерных взрывов.

Таким образом, основными причинами, вызывающими радиоактивное загрязнение почвенного покрова, являются:

  • интенсивное освоение земель сельскохозяйственного назначения;
  • тяжелая промышленность;
  • разработка месторождений природных ископаемых;
  • захоронение радиоактивных отходов;
  • выбросы радиации АЭС;
  • испытание ядерного оружия.

Радиоактивное загрязнение почв: последствия заражения

Существует множество отрицательных последствий загрязнения почвы:

  • непосредственное негативное влияние радиоактивных веществ на животных, растительность и человека;
  • значительное ограничение возможности использовать почвенные ресурсы в сельскохозяйственных целях. Ведь вся продукция, которую получают с такого земельного участка, имеет превышающие норму уровня концентрации радиоактивных веществ вследствие загрязнения открытых водоемов и грунтовых вод, куда из почвы вымываются вредные соединения. Сильное загрязнение может привести к невозможности использовать пресную воду не только для питья и приготовления пищи, но и на выпаивание скоту или полив сельскохозяйственных угодий.

Многие ученые утверждают, что поражения радиационными веществами окружающей среды приводят к полной гибели биогеоционозов и популяций. Это происходит при высоком уровне загрязнения. Такие участки фиксируются в основном вблизи мест, на которых произошел выброс радиации и, как следствие, радиоактивное загрязнение почвы. Чернобыль — зона отчуждения после аварии на ЧАЭС. Тогда сотни гектаров получили сильнейшую дозу радиации, в результате чего были полностью выведены из жизнедеятельности человека.

Глубинные процессы

Почвенный поглощающий комплекс сортирует радиоактивные вещества. Кроме того, он их хранит в течение длительного времени.

Радионуклиды в почве характеризуются:

  • свойствами химически активных изотопов;
  • свойствами и составом самой почвы;
  • свойствами радионуклидов в выпадениях;
  • климатическими показателями;
  • особенностями ландшафта.

Радионуклиды на поверхность почвы поступают в составе аэрозолей, минералов, частиц топлива и т.д. Максимальная часть их растворимых фракций в составе глобальных выпадений составляет 30-90%. Наибольший этот показатель у цезия и стронция. Как поведут себя радионуклиды в будущем — никто не знает. Динамическое равновесие нарастает по мере снижения растворимости их выпадений. Внесение в почву растворимых органических веществ и специальное подкисление среды влияет на повышение миграции радионуклидов, что используется с целью ее очищения.

Подвижность радиационного загрязнения зависит от:

  • минералогического состава;
  • наличия в почве геохимических барьеров;
  • гранулометрического состава;
  • свойства гумуса;
  • реакции среды.

Горизонтальное перераспределение радионуклидов

Для прогнозирования возможных последствий радиоактивного загрязнения почвы очень важно знать особенности миграции радионуклидов.

Перераспределение радионуклидов в почве происходит в горизонтальном и в вертикальном направлениях естественным путем и по причинам антропогенной деятельности.

Горизонтальная миграция происходит вследствие:

  • эолового переноса (название происходит от имени бога ветров Эола);
  • разлива паводковых вод, что является причиной более интенсивного загрязнения низин и заболоченных местностей;
  • жизнедеятельности животных (дождевых червей, диких кабанов, кротов и прочих «роющих»);
  • движения транспорта;
  • заготовки зеленых кормов на загрязненных лугах;
  • лесные пожары, которые являются очень мощным фактором переноса изотопов.

Минимальная горизонтальная миграция наблюдается в лесных ценозах, а максимальная – в агроценозах с легкими почвами. Горизонтальное перераспределение, с одной стороны, снижает уровень загрязнения почв радиоактивными нуклидами, с другой — расширяет ареал их распространения.

Вертикальная миграция

Что касается вертикального перераспределения, то во всех видах почв оно происходит медленно. Линейная скорость этого процесса составляет от десятых долей до двух сантиметров в год. Почва в данном случае выполняет роль биогеохимического барьера. Исследования, проведенные в Чернобыльской зоне, показали, что основная часть радионуклидов в течение длительного времени остается в пределах верхнего слоя почвы (около 10 см). А в лесной части этой зоны радиоактивные вещества накопились в подстилке (листве, хвое) и нижнем слое почвы (около 1-2 см).

Вертикальная миграция радионуклидов зависит от таких факторов:

  • извержение вулканов;
  • дожди, перенос влаги стоком и испарениями;
  • перенос корневыми системами растений;
  • деятельность человека — вспашка, ирригация.

Самые загрязненные территории на планете

На планете существуют сотни радиоактивно загрязненных территорий. Серьезную опасность представляет территория Хенфорда в штате Вашингтон, США. Здесь в середине прошлого столетия был построен гигантский комплекс, занимавшийся первыми в мире ядерными разработками. В результате его деятельности загрязнена площадь в 518 кв. км.

Почвы в Сомали использовались для незаконного захоронения ядерных отходов. Семипалатнский полигон в Казахстане, где проводились ядерные испытания, является одной из самых радиационно опасных территорий в мире. В городе Майлуу-Суу, Кыргызстан, была налажена добыча урана во всесоюзном масштабе, что привело к чрезвычайно высокой концентрации радиоактивных изотопов в округе рудников.

Всем известная Чернобыльская зона — мертвая зона, где на многие сотни километров случилось радиоактивное загрязнение почв. ЧАЭС — не единственная в мире атомная станция, где произошла ядерная катастрофа мирового масштаба. Подобное случилось в Фукусиме, Япония. Здесь землетрясение и цунами в марте 2011 года вызвало аварию на АЭС, в результате которой пострадала огромная территория.

Промышленный комплекс «Маяк» в России в секретном городе «Челябинск-40» возле города Кыштым пострадал от аварии в 1957 году. Ее последствиями стало радиационное загрязнение 25 тысяч гектар пахотных земель. Подобная катастрофическая ситуация сложилась вокруг ОАО Сибирский химический комбинат в Томской области, Россия.

Особенности использования загрязненных территорий

В почве в основном накапливаются радионуклиды с длительным периодом распада: прометий-147, церрий-144, цезий-137, рутений-106 и 103, стронций-90. Самым опасным для живых организмов является стронций-90. Поэтому на полях, зараженных радиацией, проводят агрохимические, агротехнические и прочие мероприятия, которые способны уменьшить переход опасных соединений из почвы в растения. С этой целью также срезают верхний слой почвы с последующим захоронением.

Эффективной мерой является и посев растений некоторых сортов и видов, которые характеризуются минимальным уровнем накопления радионуклидов. Всем известно, что в животноводстве для откорма следует использовать только чистые корма. Используют также специальные добавки сорбентов, которые подавляют переход радиоактивных веществ в состав молока.

Мелиоративные работы направлены на снижение поступления радионуклидов в растения. Для этого вносят сорбенты в почву, такие как: вермикулит, цеолит, минеральные и органические добавки, известь. В земледелии снижение накопления в растении радионуклидов происходит при помощи агротехнических приемов. Проводят плантажную вспашку, с оборотом пласта. Такая техника обработки почвы приводит к углублению радиоактивного загрязнения. Благодаря этому накопления веществ в растениях снижается в 24 раза. В сельском хозяйстве следует изменить структуру севооборота. Лучше начать выращивать технические культуры, которые не используются в пище.

Альтернативным методом использования загрязненной территории является отмена любого специфического воздействия. К примеру, можно создавать специальные заповедники. При выраженном радиационном фоне на месте заражения высаживают лес, преимущественно сосновый.

Охранные мероприятия

Охранные мероприятия на территориях, где имеется радиационное загрязнение почвы, направляются на снижение негативного влияния радиации. Проводятся такие действия:

  • разработка стратегии использования продукции и территории на государственном или международном уровне в зависимости от масштабов загрязнения и потенциального риска заражения окружающих площадей;
  • мелиоративные, агротехнические меры;
  • химическое обеззараживание;
  • использование сорбентов;
  • ограничение деятельности человека;
  • информирование населения о возможной опасности;
  • ограничение вывоза любой продукции с опасной территории.

Период действия этих ограничений зависит в первую очередь от плотности загрязнения. Кроме того, обращают внимание на экспозиционную дозу радиации. Этот срок может длиться от нескольких недель до многих десятилетий. Таким образом экологи снижают радиоактивное загрязнение почв и его последствия.

Источник: FB.ru

Радиоактивное загрязнениеРадиоактивное загрязнение – это загрязнение окружающей среды, а также продовольствия, пищевого сырья, кормов и различных предметов радиоактивными веществами в количествах, превышающих уровни, установленные Нормами радиационной безопасности (НРБ-99/2009) и Основными санитарными правилами обеспечения радиационной безопасности (ОСПОРБ).

Радиоактивное загрязнение может быть обусловлено различными причинами и источниками (см. схему):

  • природной радиоактивностью, включая космические излучения;
  • глобальным радиационным фоном, сформировавшимся в результате проводившихся в предыдущие годы испытаний ядерного оружия;
  • ядерными взрывами, проводимыми в мирных целях;
  • эксплуатацией ядерно и радиационно опасных объектов;
  • наличием территорий, загрязнённых радиоактивными веществами вследствие деятельности объектов атомной энергетики и промышленности и имевших место аварий на них в предыдущие годы.

В зависимости от типа радионуклидов, обуславливающих радиоактивное загрязнение (характера их распада) различают α-, β- и γ-загрязнения, но чаще всего на практике встречаются загрязнения.

Наибольшую опасность радиоактивного загрязнения окружающей среды в мирное время представляют радиационные аварии. Последствия радиационных аварий и, прежде всего, радиоактивное загрязнение окружающей среды имеют сложную зависимость от исходных параметров радиационно опасных объектов (типа объекта; мощности ядерной или радиоизотопной установки; характера радиохимического процесса и т.д.) и метеоусловий. Так, например, на предприятиях по разделению изотопов урана (обогащению природного урана) и изготовлению ядерного топлива выход радионуклидов за пределы санитарно-защитной зоны возможен при авариях, связанных с возникновением самопроизвольной цепной реакции или взрывов и пожаров на участках технологических процессов. При разгоне мощности самопроизвольной цепной реакции может быть выброс короткоживущих радионуклидов 89Кr, 137Xe, 134J, 105Rh и 137Cs, часть из которых может оказаться за пределами санитарно-защитной зоны. При взрывах и пожарах возможен выброс гексафторида урана и двуокиси урана, в том числе за пределы санитарно-защитной зоны с плотностью загрязнения на площади до 10 км2 от 11 до 3″ 109 Бк/м2.

Источник: fireman.club


Adblock
detector