Естественные и антропогенные источники радиоактивного загрязнения, основные загрязняющие вещества, последствия для человека и окружающей среды

Радиоактивное загрязнение — это заражение территории и находящихся на ней предметов радиоактивными веществами. Атомы некоторых изотопов способы расщепляться и создавать излучение. В результате происходит выбрасывание альфа-, бета- и гамма-частиц, которые несут значительную опасность для окружающей среды и самого человека.

Все источники радиоактивного загрязнения подразделяются на 2 группы: естественные и антропогенные. Первые возникают в природной среде без участия человека, а вторые — в результате его активной промышленной и научной деятельности.

Естественные источники радиоактивного загрязнения

К причинам естественного радиоактивного загрязнения относятся космическое излучение и образование радиоизотопов в земной коре. Природные радионуклиды разделяют на 4 группы: долгоживущие, короткоживущие, не образующие семейств, образующиеся в результате взаимодействия космических частиц с атомными ядрами.

Космическому излучению наиболее подвержены Северные и Южные полюса из-за наличия магнитного поля, отклоняющего радиоактивные частицы. В горных районах и регионах, располагающихся на высоте свыше 2000 м над уровнем моря, риск облучения значительно увеличивается. На максимальной высоте подъема пассажирского авиатранспорта (12 000 м) уровень облучения возрастает в 25 раз.

Наибольший вклад в природное радиоактивное загрязнение вносит рассеивание радиоизотопов из горных пород, обогащенных ураном, торием и радоном. К горячим точкам относятся пляжи Гуарапари в Бразилии и юго-западном побережье Индии из-за высокого содержания тория в песках. Повышенная радиация также отмечается в некоторых районах Франции, Нигерии, Мадагаскара и России (Зауралье, Камчатка, Северо-Восток, Западная Сибирь).

Наибольшую опасность представляет радон и его дочерние продукты полураспада. На него приходится более 50% суммарной дозы облучения. Он способен мигрировать на значительные расстояния, широко распространен и обладает высокой проникающей способностью. Не имеет характерного запаха или цвета, что затрудняет его идентификацию без специальных приборов.

Антропогенные источники радиоактивного загрязнения

Основная доля загрязнения приходится на антропогенные источники. К ним относятся атомная и тепловая промышленность, ядерные полигоны, техногенные аварии, а также медицина и наука.

Радиоактивные отходы атомной промышленности

В процессе переработки и обогащения урановых руд через вентиляционные системы предприятий атомной промышленности в воздух поступают радиоактивные аэрозоли, содержащие изотопы ксенона, стронция, цезия и криптона. Возможны выбросы небольшого количества продуктов коррозии ядерного реактора, а также осколков деления ядер урана, магния и цезия. Однако при исправной работе АЭС в сравнении с другими отраслями промышленности атмосферные радиоактивные выбросы незначительны.

Производственно-промышленные сточные воды с повышенной концентрацией некоторых изотопов образуются на заводах по получению металлического урана и радиохимических производствах. Часть отходов предприятий выбрасывается в виде газов и аэрозолей: радон, торон, йод и аэрозольный конденсат.

Для обнаружения радиоактивных элементов регулярно производятся заборы проб воздуха, грунта и воды в районе расположения радиоактивного объекта, а также измерения радиоактивного излучения.

Тепловые электростанции

Наибольшую радиационную опасность несут тепловые электростанции, которые в результате сжигания топлива выбрасывают в окружающую среду радионуклиды, обогащенные ураном и торием.

Высокий радиационный фон образуется вблизи ТЭС, работающих на угле и сланце. В результате их сжигания практически 90% присутствующего радона переходит в газообразное состояние и выходит с дымовыми выхлопами.

При сгорании большая часть минеральной фракции угля, направленной с углесноса, образует стекловидный зольный остаток. Часть “летучей” золы не улавливается фильтрами и выносится в атмосферу по трубам электростанции. В результате окружающий воздух загрязняется твердыми радиоактивными частицами PM 2.5. Помимо радионуклидов, зольные фракции содержат тяжелые металлы и микроэлементы: свинец, ртуть, ванадий, железо.

Полигоны для испытаний ядерного оружия

Официально известны 4 ядерных полигона, базирующихся в Китае, России, США и Франции. В этих пунктах сконцентрирована основная масса термоядерных и ядерных взрывов.

В результате ядерных испытаний в атмосферу было выброшено 30 млн КИ цезия, 20 млн КИ стронция и около 5 т плутония. Большая часть выбросов осела на поверхности земли и смывается в океаны.

Обширные территории ядерных полигонов обращены в “мертвые зоны”, не пригодные для обустройства и жизнедеятельности. Помимо прочего, их площади нередко эксплуатируются под захоронения радиоактивных отходов, например, в районе архипелага Новая Земля в России.

Техногенные аварии

В результате аварии на Чернобыльской АЭС катастрофическую дозу облучения получили жители 16 населенных пунктов, расположенных в радиусе 30 км.

В 1964 году потерпел аварию американский навигационный спутник SNAP-9A, который был оснащен ядерной установкой, содержащей 950 граммов активного плутония. Около 95% этого вещества рассеялось в атмосфере Земли.

В современных реалиях существует обширный комплекс мер, призванных снизить риск техногенных аварий. Однако последствия таких катастроф глобальны.

Медицина и наука

Использование изотопов радиоактивных элементов широко применяется в медицинских целях при диагностике и лечении заболеваний. Так, они необходимы для гамма-терапии и дефектоскопии. Методы исследования, включающие радиацию:

• рентгенография;
• томография;
• флюорография;
• сцинтиграфия.

Другим источником являются исследовательские ядерные реакторы, которые используются в экспериментах с изотопами, нейтронно-активационном анализе материалов и создании перспективных реакторов. В мире насчитывается порядка 500 ядерных испытательных реакторов. Из них 94 концентрируются в Китае и 66 — в СНГ.

Основные загрязняющие радиоактивные вещества

Радиоактивное загрязнение предполагает выбросы компонентов, загрязняющих окружающую среду. Каждый радионуклид характеризуется периодом полураспада. Это срок, после которого элемент утратит свои радиоактивные свойства. Сравнительная таблица основных загрязняющих веществ:

Наибольшую опасность несут йод, америций и стронций. Цезий является одним из основных компонентов загрязнения биосферы в ходе ядерных испытаний. Кобальт имеет искусственное происхождение и широко применяется в научных целях (радиохирургия, модификация полимеров и пр.).

Последствия для человека, флоры и фауны

Радиоактивные вещества поступают в организм человека контактным (внешнее облучение) или воздушно-капельным путем, а также по пищевой цепи (внутреннее облучение). Так, в процессе бета-распада йод-31 концентрируется в щитовидной железе и вызывает мутации и гибель клеток, а также окружающих тканей.

Наиболее опасно для человека гамма-излучение, которое меняет структуру липидов, белка и ДНК. Повышение радиационного фона приводит к сокращению продолжительности жизни, развитию онкологии, иммунодефицита и гормонального дисбаланса

.

У одуванчиков, произраставших на зараженной стронцием территории, обнаружены хромосомные аберрации и морфологические изменения. По пищевой цепи происходит внутреннее облучение у животных, сокращаются популяции особей. Низкоинтенсивные облучения изменяют популяцию грибов и бактерий. Загрязнение почвы приводит не только к заражению животных и растений, но и к невозможности использования под сельскохозяйственные нужды.

Охранные мероприятия

Ключевой задачей при работе с радиоактивными материалами является предотвращение утечек. Для этого используются различные методы фильтрации, изоляции и обезвреживания отходов. Полный комплекс борьбы с загрязнением окружающей среды выглядит следующим образом:

• герметизация процессов производства, связанных с образованием зараженных аэрозолей;
• применение оборотного цикла водоснабжения на производстве, сведение к минимуму образование отходов;
• обезвреживание, централизованный сбор и хранение радиоактивных отходов;
• организация санитарно-защитных зон, зон наблюдения и радиационного контроля.

Вокруг радиационных объектов устанавливаются наблюдательные пункты (зоны). На их территориях производится постоянный мониторинг радиационной обстановки. Группы санитарно-дозиметрического контроля исследуют объекты окружающей среды, проводят инструктаж и контролируют работы по ликвидации последствий аварий в соответствии с существующими инструкциями.

Проблема радиоактивного загрязнения в России

Согласно данным Роспотребнадзора, неблагоприятная радиационная обстановка наблюдается в Брянской области (5,9 СГЭД), а также Калужской, Орловской и Рязанской. Основная часть загрязнения России приходится на последствия аварии на Чернобыльской АЭС. Почти 100 тонн радиоактивного мусора попало в окружающую среду в результате техногенной аварии на “Маяке”.

К источникам заражения относятся предприятия по производству расщепляющегося материала для ядерного оружия, действующие АЭС, атомные ледоколы, полигоны для захоронения РАО и ядерных испытаний.