Типи радіоактивного забруднення, причини, наслідки, профілактика, лікування та приклади



The радіоактивне забруднення вона визначається як включення небажаних радіоактивних елементів у навколишнє середовище. Це можуть бути природні (радіоізотопи, присутні в середовищі) або штучні (радіоактивні елементи, вироблені людиною).

Серед причин радіоактивного забруднення є ядерні випробування, які проводяться для войовничих цілей. Вони можуть генерувати радіоактивні дощі, які проходять через кілька кілометрів по повітрю.

Ще однією важливою причиною радіоактивного забруднення є аварії на атомних електростанціях для отримання енергії. Деякими джерелами забруднення є шахти з урану, медична діяльність та виробництво радону.

Цей тип забруднення навколишнього середовища має серйозні наслідки для навколишнього середовища та людей. Уражаються трофічні ланцюги екосистем, і люди можуть мати серйозні проблеми зі здоров'ям, які викликають їхню смерть.

Основним рішенням для радіоактивного забруднення є запобігання; Необхідно встановити протоколи безпеки для обробки та зберігання радіоактивних відходів, а також необхідного обладнання.

Серед місць з великими проблемами забруднення радіоактивністю ми маємо Хіросіму і Нагасакі (1945), Фукусіму (2011) і Чорнобиль в Україні (1986). В усіх випадках вплив на здоров'я підданих був серйозним і викликав багато смертей.

Індекс

  • 1 Види випромінювання
    • 1.1 Альфа-випромінювання
    • 1.2 Бета-випромінювання
    • 1.3 Гамма-випромінювання
  • 2 Види радіоактивного забруднення
    • 2.1 Природний
    • 2.2 Штучні
  • 3 Причини
    • 3.1 Ядерні випробування
    • 3.2 Ядерні генератори (ядерні реактори)
    • 3.3 Радіологічні аварії
    • 3.4 Видобуток урану
    • 3.5 Медична діяльність
    • 3.6 Радіоактивні матеріали в природі
  • 4 Наслідки
    • 4.1 Про навколишнє середовище
    • 4.2 Про людей
  • 5 Запобігання
    • 5.1 Радіоактивні відходи
    • 5.2 АЕС
    • 5.3 Захист персоналу, що працює з радіоактивними елементами
  • 6 Лікування
  • 7 Приклади місць, забруднених радіоактивністю
    • 7.1 Хіросіма і Нагасакі (Японія)
    • 7.2 Чорнобиль (Україна)
    • 7,3 Фукусіма Дайічі (Японія)
  • 8 Посилання

Види випромінювання

Радіоактивність є явищем, за яким деякі тіла виділяють енергію у вигляді частинок (корпускулярне випромінювання) або електромагнітних хвиль. Це виробляють так звані радіоізотопи.

Радіоізотопи - це атоми одного елемента, які мають нестабільне ядро, і повинні розпадатися до тих пір, поки вони не досягнуть стабільної структури. Коли вони розпадаються, атоми виділяють енергію і частинки, які є радіоактивними.

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

Альфа-випромінювання

Частинки викидаються з іонізованих ядер гелію, які можуть пересуватися на дуже короткі відстані. Проникність цих частинок невелика, тому їх можна зупинити на аркуші паперу.

Бета-випромінювання

Електрони випромінюються, які мають велику енергію, внаслідок розпаду протонів і нейтронів. Цей тип випромінювання здатний пересуватися на декілька метрів і може бути зупинений скляними, алюмінієвими або дерев'яними плитами.

Гамма-випромінювання

Це тип електромагнітного випромінювання з високою енергією, що походить від атомного ядра. Ядро переходить від збудженого стану до більш низького енергетичного і випускається електромагнітне випромінювання.

Гамма-випромінювання має високу проникаючу здатність і може переносити сотні метрів. Для зупинки потрібні плити декількох 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, землі або в живих істотах.

За походженням радіоактивності радіоактивне забруднення має два види:

Природний

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

Космічне випромінювання складається з частинок з високою енергією, що надходять з космосу. Ці частинки утворюються при вибухах наднових зірок, у зірках і на Сонці.

Коли радіоактивні елементи досягають Землі, вони відводяться електромагнітним полем планети. Однак, на полюсах захист не дуже ефективний і може потрапити в атмосферу.

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

Основними радіоактивними елементами мантії Землі є уран, торій і калій. Земля втратила елементи з короткими радіоактивними періодами, але інші мають життя в мільярди років. Серед останніх є уран235, уран238, торій232 і калію40.

Уран235, уран238 і торій232 вони утворюють три радіоактивні ядра, присутні в пилу, що породжує зірки. Ці розкладаються радіоактивні групи породжують інші елементи з більш коротким періодом напіврозпаду.

Від розпаду урану238 утворюється радій і з цього радону (газоподібний радіоактивний елемент). Радон є основним джерелом природного радіоактивного забруднення.

Штучні

Це забруднення виробляється діяльністю людини, наприклад, медициною, гірничодобувною промисловістю, промисловістю, ядерними випробуваннями та виробництвом електроенергії.

Протягом 1895 року німецький фізик Ротенген випадково виявив штучне випромінювання. Дослідник виявив, що рентгенівські промені є електромагнітними хвилями, які були викликані зіткненням електронів всередині вакуумної трубки.

Штучні радіоізотопи виробляються в лабораторії шляхом виникнення ядерних реакцій. У 1919 році з водню було отримано перший штучний радіоактивний ізотоп.

Штучні радіоактивні ізотопи утворюються від бомбардування нейтронами до різних атомів. Вони, проникаючи в ядра, здатні дестабілізувати їх і заряджати їх енергією.

Штучна радіоактивність має численні застосування в різних галузях, таких як медицина, промисловість і військова діяльність. У багатьох випадках ці радіоактивні елементи помилково викидаються в навколишнє середовище, викликаючи серйозні проблеми забруднення.

Причини

Радіоактивне забруднення може походити з різних джерел, як правило, через неправильне поводження з радіоактивними елементами. Деякі з найчастіших причин згадуються нижче.

Ядерні випробування

Йдеться про детонацію різної експериментальної ядерної зброї, головним чином для розробки військової зброї. Також були проведені ядерні вибухи для того, щоб викопати колодязі, видобути паливо або побудувати деякі інфраструктури.

Ядерні випробування можуть бути атмосферними (в атмосфері Землі) стратосферними (поза атмосферою планети), під водою і під землею. Найбільш забруднюють атмосферні, оскільки вони виробляють велику кількість радіоактивних дощів, що розсіюються в декількох кілометрах.

Радіоактивні частинки можуть забруднювати джерела води і досягати землі. Ця радіоактивність може досягати різних трофічних рівнів через ланцюги харчування і впливати на сільськогосподарські культури і таким чином досягати людини.

Однією з основних форм непрямого радіоактивного забруднення є молоко, яке може вплинути на дитяче населення.

З 1945 року в усьому світі було проведено близько 2000 ядерних випробувань. У конкретному випадку в Південній Америці радіоактивні опадів вплинули на Перу і Чилі.

Атомні генератори (ядерні реактори)

Багато країн зараз використовують ядерні реактори як джерело енергії. Ці реактори виробляють ядерні реакції, керовані ланцюгом, зазвичай шляхом поділу ядер (розрив атомного ядра).

Забруднення відбувається в основному за рахунок витоку радіоактивних елементів з атомних електростанцій. Екологічні проблеми, пов'язані з атомними електростанціями, існують з середини 1940-х років.

Коли виникають витоки в ядерних реакторах, ці забруднюючі речовини можуть переміщатися сотнями кілометрів по повітрю, що призвело до забруднення водних, земельних та харчових джерел, які торкнулися сусідніх громад.

Радіологічні аварії

Вони, як правило, відбуваються у зв'язку з промисловою діяльністю через неадекватне поводження з радіоактивними елементами. У деяких випадках оператори не обробляють обладнання належним чином і можуть генерувати витоки в навколишнє середовище.

Можна генерувати іонізуюче випромінювання, яке може завдати шкоди промисловим робітникам, обладнанню або випустити в атмосферу.

Видобуток урану

Уран є елементом, який зустрічається в природних відкладеннях у різних районах планети. Цей матеріал широко використовується як сировина для виробництва енергії в атомних електростанціях.

При експлуатації цих уранових родовищ утворюються радіоактивні залишкові елементи. Вироблені відходи викидаються на поверхню, де вони накопичуються і можуть бути розсіяні вітром або дощем.

Вироблені відходи генерують велику кількість гамма-випромінювання, що є дуже шкідливим для живих істот. Також виробляються високі рівні радону і забруднення водних джерел на рівні води може відбуватися шляхом вилуговування.

Радон є основним джерелом забруднення працівників цих шахт. Цей радіоактивний газ можна легко вдихати і вторгнутися в дихальні шляхи, генеруючи рак легенів.

Медична діяльність

У різних застосуваннях ядерної медицини виробляються радіоактивні ізотопи, які потім слід викидати. Лабораторні матеріали та стічні води зазвичай забруднені радіоактивними елементами.

Крім того, обладнання для променевої терапії може генерувати радіоактивне забруднення як для операторів, так і для пацієнтів.

Радіоактивні матеріали в природі

Радіоактивні матеріали в природі (NORM) зазвичай можна знайти в навколишньому середовищі. Як правило, вони не виробляють радіоактивного забруднення, але різні види діяльності людини концентрують їх і стають проблемою.

Деякими джерелами концентрації матеріалів NORM є спалювання мінерального вугілля, палива на нафтовій основі та виробництво добрив.

У районах спалювання сміття і різних твердих відходів може накопичуватися калій40 і радон226. У місцях, де основним паливом є деревне вугілля, також виникають радіоізотопи.

Фосфорна скеля, що використовується як добриво, містить високий вміст урану і торію, а радон і свинець накопичуються в нафтовій промисловості.

Наслідки

Про навколишнє середовище

Водні джерела можуть бути забруднені радіоактивними ізотопами, що впливають на різні водні екосистеми. Крім того, ці забруднені води споживаються різними організмами, які зазнають впливу.

Коли відбувається забруднення грунтів, вони стають збіднілими, втрачають свою родючість і не можуть бути використані в сільськогосподарській діяльності. Крім того, радіоактивне забруднення впливає на трофічні ланцюги в екосистемах.

Таким чином, рослини забруднені радіоізотопами через ґрунт, і вони переходять до травоїдних тварин. Ці тварини можуть страждати мутаціями або гинути за рахунок впливу радіоактивності.

На хижаків впливає знижена доступність їжі або забруднення споживанням тварин, навантажених радіоізотопами.

Про людей

Іонізуюче випромінювання може призвести до летальної шкоди людям. Це відбувається тому, що радіоактивні ізотопи пошкоджують структуру ДНК, що утворює клітини.

У клітинах відбувається радіоліз (розкладання випромінювання) як ДНК, так і води, що міститься в ній. Це призводить до загибелі клітин або виникнення мутацій.

Мутації можуть викликати різні генетичні аномалії, які можуть викликати спадкові дефекти або захворювання. Серед найбільш поширених захворювань є рак, особливо рак щитовидної залози, оскільки він фіксує йод.

Кістковий мозок також може бути уражений, що викликає різні типи анемії і навіть лейкемії. Крім того, імунна система може бути ослаблена, що робить її більш чутливою до бактеріальних і вірусних інфекцій.

Серед інших наслідків є безпліддя і пороки розвитку плодів матерів, які піддаються радіоактивності. У дітей можуть виникнути проблеми з навчанням, зростання, а також маленькі мізки.

Іноді пошкодження може викликати загибель клітин, впливаючи на тканини і органи. Якщо постраждали життєво важливі органи, це може призвести до смерті.

Профілактика

Радіоактивне забруднення дуже важко контролювати після його виникнення. Ось чому зусилля повинні бути зосереджені на профілактиці.

Радіоактивні відходи

Управління радіоактивними відходами є однією з основних форм профілактики. Вони повинні бути організовані відповідно до правил безпеки, щоб уникнути забруднення людей, які маніпулюють ними.

Радіоактивні відходи повинні бути відокремлені від інших матеріалів і спробувати зменшити його об'єм, щоб їх можна було легко обробити. У деяких випадках обробку цих відходів проводять для перетворення їх на більш маніпульовані тверді форми.

Згодом радіоактивні відходи повинні бути розміщені у відповідних контейнерах, щоб запобігти забрудненню навколишнього середовища.

Контейнери зберігаються на ізольованих ділянках з протоколами безпеки або можуть бути поховані глибоко в море.

АЕС

Одним з основних джерел радіоактивного забруднення є АЕС. Тому рекомендується, щоб вони були побудовані не менше ніж на 300 км від міських центрів.

Важливо також, щоб працівники атомних електростанцій були належним чином навчені працювати з обладнанням та уникати аварій. Також рекомендується, щоб люди поблизу цих закладів знали про можливі ризики та шляхи дії в разі ядерної аварії..

Захист персоналу, що працює з радіоактивними елементами

Найбільш ефективним засобом запобігання радіоактивному забрудненню є підготовка персоналу та належний захист. Це повинно бути досягнуто для зменшення часу опромінення людей до радіоактивності.

Об'єкти повинні бути побудовані належним чином, уникаючи пори і тріщин, де можуть накопичуватися радіоізотопи. Ви повинні мати хороші системи вентиляції, з фільтрами, які запобігають викидам відходів у навколишнє середовище.

Працівники повинні мати належний захист, наприклад, екрани та захисний одяг. Крім того, використовуваний одяг та обладнання слід періодично знезаражувати.

Лікування

Є деякі заходи, які можна вжити для полегшення симптомів радіоактивного забруднення. Вони можуть включати переливання крові, посилення імунної системи або трансплантацію кісткового мозку.

Однак ці способи лікування паліативні, оскільки дуже важко усунути радіоактивність з організму людини. Проте в даний час проводиться лікування з допомогою хелатирующих молекул, які можуть ізолювати радіоізотопи в організмі.

Хелатори (нетоксичні молекули) зв'язуються з радіоактивними ізотопами, утворюючи стабільні комплекси, які можна виключити з організму. Їм вдалося синтезувати хелати, які здатні ліквідувати до 80% забруднення.

Приклади місць, забруднених радіоактивністю

Оскільки використання ядерної енергії в різних видах діяльності людини, різні радіоактивні аварії сталися. Для того, щоб постраждалі люди знали про їхню серйозність, було встановлено масштаби ядерних аварій.

Міжнародна шкала ядерних аварій (INES) була запропонована Міжнародною організацією з атомної енергії у 1990 році. INES має шкалу від 1 до 7, де 7 свідчить про серйозну аварію.

Найбільш серйозні приклади радіоактивного забруднення наведені нижче.

Хіросіма і Нагасакі (Японія)

Ядерні бомби почали розвиватися в 40-х роках ХХ століття, грунтуючись на дослідженнях Альберта Ейнштейна. Ці ядерні зброї використовувалися США під час Другої світової війни.

6 серпня 1945 року бомба, збагачена ураном, вибухнула над містом Хіросіма. Це породило теплову хвилю близько 300000 ° С і великий викид гамма-випромінювання.

Згодом відбулося радіоактивне випадання, яке розсіялося вітром, що призвело до забруднення на більшу відстань. Близько 100 тисяч людей загинуло під час вибуху і на 10 тисяч більше в наступні роки через вплив радіоактивності..

9 серпня 1945 року в місті Нагасакі вибухнула друга ядерна бомба. Ця друга бомба була збагачена плутонієм і була більш потужною, ніж у Хіросіми.

В обох містах, які пережили вибух, виникли численні проблеми зі здоров'ям. Таким чином, ризик розвитку раку в популяції збільшився на 44% між 1958 і 1998 роками.

В даний час все ще є наслідки радіоактивного забруднення цих насосів. Вважається, що в ній мешкає понад 100 тисяч людей, які постраждали від радіації, в тому числі і тих, хто знаходився в утробі матері.

У цій популяції спостерігаються високі показники лейкемії, саркоми, карциноми та глаукоми. Група дітей, підданих радіації в утробі матері, представлена ​​хромосомними абераціями.

Чорнобиль (Україна)

Вона вважається однією з найсерйозніших ядерних аварій в історії. Це сталося 26 квітня 1986 року в атомній електростанції і 7-го рівня в INES.

Робітники проводили тест, що імітує відключення електроенергії, і один з реакторів був перегрітий. Це спричинило вибух водню всередині реактора і більше 200 тонн радіоактивного матеріалу було викинуто в атмосферу.

Під час вибуху загинуло більше 30 осіб, а радіоактивні опади поширилися на кілька кілометрів. Вважається, що внаслідок радіоактивності померло більше 100 тис. Осіб.

Рівень захворюваності на різні види раку збільшився на 40% в постраждалих районах Білорусі та України. Одним з найбільш поширених видів раку є рак щитовидної залози, а також лейкемія.

Умови, пов'язані з дихальною і травною системами, також спостерігалися через вплив радіоактивності. У випадку дітей, які перебували в утробі матері, більше 40% мали імунологічні недоліки.

Були також генетичні аномалії, посилення репродуктивних і сечовивідних захворювань, а також передчасне старіння.

Fukushima Daiichi (Японія)

Ця аварія була наслідком землетрусу величиною 9, яке потрясло Японію 11 березня 2011 року. Згодом відбулося цунамі, яке дезактивувало системи охолодження та електропостачання трьох реакторів на АЕС Фукусіма..

Кілька вибухів і пожеж сталися в реакторах і генерувалися фільтрації випромінювання. Ця аварія спочатку була класифікована як 4-й рівень, але через її наслідки вона згодом була підвищена до 7-го рівня.

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

Вважається, що ці забруднені води є ризиком для екосистем Тихого океану. Одним з найбільш проблемних радіоізотопів є цезій, який легко переміщується у воді і може накопичуватися в безхребетних.

Вибух не спричинив прямих смертей від радіації, а рівень впливу радіоактивності був нижчим, ніж в Чорнобилі. Однак деякі працівники представили зміни в ДНК протягом декількох днів після аварії.

Аналогічно, генетичні зміни були виявлені в деяких популяціях тварин, які піддаються опроміненню.

Список літератури

  1. Greenpeace International (2006) Катастрофа Чорнобиля, наслідки для здоров'я людини. Резюме 20 с.
  2. Hazra G (2018) Радіоактивне забруднення: огляд. Цілісний підхід до навколишнього середовища 8: 48-65.
  3. Pérez B (2015) Вивчення забруднення навколишнього середовища через природні радіоактивні елементи. Дисертація на здобуття наукового ступеня бакалавра з фізики. Факультет науки і техніки, Папський католицький університет Перу. Ліма, Перу. 80 с
  4. Osores J (2008) Екологічне радіоактивне забруднення в неотропіках. Біолог 6: 155-165.
  5. Зігель та Брайан (2003) Екологічна геохімія радіоактивного забруднення. Sandia National Laboratories, Альбукерке, США. 115 с.
  6. Ульріх К (2015) Вплив Фукусіми, занепад ядерної промисловості. Звіт Грінпіс. 21 стр.