Химия окружающей среды (работа 1)

В окружающей среде все элементы имеют естественный биотический круговорот и оказывают на все живые организмы планеты различного рода воздействия, в том числе и неблагоприятные. Вредное воздействие веществ может быть обусловленно не только их химическими или физико-химическими свойствами, но и чисто физическим влиянием этих элементов, связанных с их радиоактивностью.

Радиоактивность – это физическое явление которое характеризуется такими процессами в атомном ядре, при которых изменяется его состав и испускается ионизирующее излучение.

Радиоактивными элементами – называются такие элементы все изотопы которых радиоактивны. К таким элементам относятся все естественные элементы с атомным номером выше 83 (Bi).

Вредное воздействие радиоактивных элементов определяется ионизирующим излучением, характер которого зависит от типа радиоактивного распада данного изотопа. Классический опыт, позволяющий обнаружить сложный состав радиоактивного излучения, состоит в следующем. Препарат радия помещается на дно узкого канала в куске свинца. Против канала находится фотопластинка. На выходящее из канала излучение действует сильное магнитное поле, линии индукции которого перпендикулярны лучу. Вся установка размещается в вакууме. Под действием магнитного поля пучок распадается на три пучка. Две составляющие первичного потока отклоняются в противоположные стороны. Это указывает на наличие у этих излучений электрических зарядов противоположных знаков. При этом отрицательный компонент излучения отклоняется магнитным полем гораздо сильнее, чем положительный. Третья составляющая не отклоняется магнитным полем. Положительно заряженный компонент получил название альфа-лучей, отрицательно заряженный – бетта-лучей и нейтральный – гамма-лучей.

Типы и физические характеристики ионизирующих излучений

- Лучи или частицы (обозначают , Не⁴; атомный вес 4,003; два положительных заряда) – ядра атомов Не, состоящие из 2 протонов и 2 нейтронов. В момент вылета имеют скорость, равную 0,05 – 0,1 скорости света, и энергию варьирущую у разных радиоактивных изотопов в интервале от 4 – 9 Мэв (мегаэлектронвольт т.е. 10⁶эв). -частицы передают энергию главным образом электронам вещества (взаимодействие с ядрами незначительно). Это вызывает диссоциацию молекул или возбуждение и ионизацию атомов и молекул. Вырванные -частицами электроны могут иметь энергию, достаточную для вторичных ионизационных процессов (для возбуждения других электронов). Их называют вторичными электронами или -лучами. Плотность ионизации под воздействием -частиц очень велика. Она возрастает по мере уменьшения энергии частицы и, следовательно, достигает максимума к концу полета. В среднем на одном см. пути -частицы вызывают в воздухе образование 3 * 10⁴ пар ионов. Проникающая способность -частиц невелика. Для их пробега R (в см.) в воздухе в зависимости от энергии частицы Е (в Мэв) можно выразить следующей формулой:.

Пробег - частиц в других веществах можно определить, пользуюсь формулами:

или по формуле , откуда

- пробег - частиц в воздухе;

- плотность среды;

А и Z – массовое число и атомный номер элемента, поглощающего -Лучи.

Пробег в воздухе-частиц различных энергий колеблется в пределах 2,5 – 10 см. В биологических тканях 30 – 120 мкм, а в алюминии 16 – 65 мкм.

- Лучи или частицы (обозначают; атомный вес 5,486 * 10^{- 4}; 1 отрицательный заряд) – поток электронов, имеющих всегда широкий спектр энергий (от 0 до 3 Мэв). Максимальная энергия Е_>макс.> -лучей отдельных радиоактивных изотопов имеет определенную величину. Средняя энергия спектра -частиц соответствует приблизительно _>>(для разных изотопов колеблется в пределах 0,25 – 0,45 Е_>макс.>). Проникающая способность -лучей примерно в 100 – 200 раз больше, чем у -частиц с такой же энегрией. Плотность ионизации на пути основного пробега -лучей значительно меньше, чем на пути -частиц. Прирост ионизации к концу пробега выражен во много раз слабее, чем у последних. Помимо взаимодействия с орбитальными электронами некоторые -частицы изредка (но тем чаще, чем больше их Е_>макс.>) приходят в соприкосновение с атомным ядром. Кинетическая энергия -частицы от соударения с ядром превращаются в квант мягкого -излучения. Длинна пробега зависит от Е_>макс.> -лучей и для них можно записать ряд формул:

(при 0,03 Мэв < Е_>макс.> < 0,15 Мэв)

(при 0,15 Мэв < Е_>макс.> < 0,8 Мэв.)

(при Е_>макс.>> 0,8 Мэв)

где R – длинна пробега, выраженная в г/см² (1г/см² – столб вещества массой в 1г. при сечении в 1см.).

Иногда используется общая приближенная формула:

R = 0,536 Е_>макс.> – 0,165

Толщина поглощающего слоя равна:

, где

d – Толщина слоя в см.

- плотность экранирующего вещества в г/см³

Позитроны (обозначают ) – положительно заряженные -лучи, почти мгновенно исчезающие путем взаимодействия с электронами и порождения фотонов -лучей (реакция аннигиляции)

- Лучи – поток фотонов или электромагнитные колебания типа лучей Рентгена, но с меньшей длинной волны (от нескольких и ниже) и черезвычайно большой проникающей способностью. Поглощение энергии -лучей веществом может осуществляется следующими путями:

Фотоэлектрическое поглощение, при котором энергия -фотона целиком передается орбитальному электрону (этот механизм преобладает при действии мягких -лучей на вещество с малым атомным весом).

Квантового рассеивания, рассматриваемого как упругое столкновение (комптон-эффект), когда -фотон передает электрону только часть своей энергии и преобразуется во вторичный фотон с меньшей энергией, т.е. с большей длинной волны (комптон-эффект преобладает при больших энергиях -лучей.)

Образование пар: позитрон – электрон, т.е. реакции, обратной аннигиляции, происходящей при столкновении -фотонов большой энергии с тяжелыми ядрами (например ядрами Pb).

При энергиях больше 0,1 Мэв удельная ионизация от -лучей примерно в 100 раз меньше, чем от -лучей с равной энергией. В отличае от и -частиц, длинна пробега которых имеет конечную величину, -лучи нигде полностью не поглощаются. Понижение интенсивности монохроматического параллельного пучка -лучей при прохождении через вещество подчиняются экспоненциальной зависимости , где I и I_>0> – интенсивность пучка до и после прохождения слоя поглотителя толщиной d (в см.), а (в см.^-1) – линейный коэффициент поглощения, характеризующий относительное понижение интенсивности пучка при его прохождении через еденицу толщи данного вещества.(Данная таблица «Линейные коэффициенты поглощения -лучей для некоторых веществ» приведена в справочнике «Вредные вещества в промышленности 2» издание пятое стереотипное, Издательство «Химия» Москва, Ленинград 1965г.)

Отсюда следует, что толщина слоя понижающая интенсивность -лучей в 2 раза (), равна:, а для К-кратного ослабления используется формула. Помимо линейного коэффициента поглощения используется также массовый (в см² * г^-1), атомный (в см² * атом ^-1) и электронный (в см * е^-1) коэффициенты поглощения, откуда:

N – Число атомов расподающегося изотопа.

A и Z – Массовое число и атомный номер элемента поглощающего -лучи.

- Плотность среды поглотителя (экранирующего вещества).

Нейтроны – (обозначают n, атомный вес 1,009; заряда нет) обладают сравнительно большой проникающей способностью. В свободном состоянии не стабильны; подвергаясь -распаду, превращаются в протоны () [ - период полураспада]. В зависимости от их энергии нейтроны подразделяются на:

Тепловые (Е 0,025 эв.)

Медленные (Е < 100 эв.)

Промежуточной энергии (100 эв. < E < 20 кэв.)

Быстрые (20 кэв. < E < 20 Мэв.)

Сверхбыстрые (Е > 20 Мэв.)

Проникающая способность нейтронов сравнительно велика. Из-за отсутствия заряда нейтроны проникают сквозь электронные облака вещества и взаимодействуют с атомными ядрами. В процессе неупругого и упругого столкновения нейтроны теряют энергию. При Е < 100 эв. Происходит захват нейтронов ядрами, что может сопровождаться возникновением -лучей, -частиц, протонов или расщеплением тяжелого ятомного ядра. В биологической ткани основным процессом, приводящим к ионизации, является взаимодействие нейтронов с водородом. Потеряв энергию в процессе рассеивания, тепловые нейтроны захватываются ядрами водорода, которые при этом превращаются в дейтроны (тяжелый водород) и испускают -лучи. (). Захват нейтронов ядрами азота (данный процесс преобладает в воздухе, но частично осуществляется в биологической ткани) приводит к вылету протона и возникновению радионуклида углерода ¹⁴С, и можно записать, что ¹⁴N + n¹= ¹⁴C + p¹ [¹⁴N (n, p) ¹⁴C].

Протоны – (обозначают p, H¹; атомный вес 1,008; один положительный заряд) – ядра легкого водорода. Протоны взаимодействуют с веществом (длинна пробега, механизм ионизации и нарастание ее к концу пробега) аналогично -лучам. Пробег в воздухе равен , а в другой среде (такая же формула используется для расчета пробега в других веществах -частиц) [обозначения см. стр. 3].

Дейтоны или дейтроны – (обозначают d, D или Н²; атомный вес 2,014; один положительный заряд) – ядра тяжелого водорода – дейтерия, состоящие из 1 протона и 1 нейтрона; имеют сходный с протонами механизм взаимодействия с веществом. При равных энергиях длинна пробега дейтрона в 2 раза больше, чем у протона. Дейтроны высоких энергий (около 100 Мэв) при взаимодействии с атомными ядрами расщепляются на протоны и нейтроны.

Интенсивность радиоактивного распада изотопов сильно варьируется, но является величиной const для данного вида радиоактивного изотопа т.е. за равные промежутки времени распадается всегда равная доля атомов данного изотопа, что можно выразить формулой:

, где

N_>0> – начальное число атомов;

N_>t> – число нераспавшихся атомов через интервал времени t;

- const для данного распада, характеризующая долю распавшихся атомов за еденицу времени (в сек.^-1)

Интенсивность радиоактивного распада выражается периодом полураспада , т.е. интервалом времени, в течении которого начальное количество радиоактивного изотопа уменьшается в 2 раза и если , то период полураспада можно выразить формулой:

Средняя продолжительность жизни радиоактивного изотопа считается по формуле:

по истечении которого активность радиоактивного изотопа уменьшиться в раз (т.е. до 37%).

Величину полураспада используют для определения доли нераспавшегося радиоактивного изотопа по отношению к первоначальному через интервал времени t:

, где .

Пути попадания радионуклидов в окружающую среду

Естественные радионуклиды

Нуклид - это вид атомов с определенным числом протонов и нейтронов в ядре. Если ядра атомов нуклида радиоактивны, то его называют радионуклидом. Многие естественные радионуклиды имеют земное происхождение (их называют терригенными). В настоящее время на Земле сохранилось 23 долгоживущих радиоактивных элемента. Физические характеристики некоторых из них представлены в таблице:

Радиоактивные изотопы, изначально присутствующие на Земле.
Радионуклид	Весовое содержание в земной коре	Период полураспада, лет:	Тип распада:
Уран-238	3*10^-6	4.5*10⁹	-распад
Торий-232	8*10^-6	1.4*10¹⁰	-распад, -распад
Калий-40	3*10^-16	1.3*10⁹	(- распад, -распад
Ванадий-50	4.5*10^-7	5*10¹⁴	-распад
Рубидий-87	8.4*10^-5	4.7*10¹⁰	-распад
Индий-115	1*10^-7	6*10¹⁴	-распад
Лантан-138	1.6*10^-8	1.1*10¹¹	-распад, -распад
Самарий-147	1.2*10^-6	1.2*10¹¹	-распад
Лютеций-176	3*10^-8	2.1*10¹⁰	-распад, -распад

Однако существуют и естественные радионуклиды, образующиеся под действием постоянно попадающего на Землю космического излучения, поступающего как из глубин космоса, так и от Солнца. Эти радионуклиды называют космогенными. В состав первичного космического излучения входят протоны высоких энергий и ядра некоторых легких элементов. При взаимодействии этого космического излучения с ядрами атомов, присутствующими в атмосфере Земли, протекает множество ядерных реакций. Это так называемое вторичное космическое излучение, достигающее поверхности Земли. Так с участием нейтронов вторичного космического излучения и ядер N возникают радиоактивные ядра ¹⁴С ( = 5730 лет):

¹⁴N + n¹= C¹⁴ + p¹[¹⁴N (n, p) ¹⁴C] («Вредные вещества в промышленности 2» стр. 558)

а также тритий ³Н и ³²Р: n + ¹⁴N ³H + ¹²C. Излучение терригенных и космогенных радионуклидов, а также само космическое излучение постоянно воздействует на все живое нашей планеты.

Техногенные радионуклиды

В 40-х годах ХХ века в результате освоения энергии атомного ядра были созданы ядерные реакторы, в которых происходит расщепление ядер ²³⁵U или ²³⁹Pu на ядра более легких элементов. При работе ядерных реакторов образуются не существующие в природе радионуклиды более 40 элементов Периодической системы (эти радионуклиды называют техногенными). С 1945 года до начала 60-х годов такие страны, как США, СССР, Великобритания, а позже Франция и Китай, провели большое число испытаний ядерного оружия, что привело к загрязнению техногенными радионуклидами окружающей среды в глобальном масштабе. К попаданию радионуклидов в окружающую среду привела и работа предприятий так называемого ядерного топливного цикла. Эти предприятия включают добычу урановых руд и извлечение из них урана, изготовление тепловыделяющих элементов, сами ядерные реакторы, а также заводы по переработке отработанных тепловыделяющих элементов, извлечению из них радиоактивных отходов и регенерации ядерного топлива. Одной из главных задач технологии ядерного горючего является получение урана и тория из руд. Добытую руду подвергают обогащению после чего производят вскрытие руды т.е. ее обработку кислотами HNO_>3> или H_>2>SO_>4>. Чтобы получить металлический уран необходимо из концентратов руд отобрать пробу и провести ряд реакций:

Разваривание

Экстракция растворителем

Разложение нитрата

Получение UF_>4>

Восстановление

(Данная цепь реакций приведена в книге «Прошлое и настоящее радиохимии» А. Н. Несмеянов. Ленинград «Химия» 1985 с. 166)

Ядерные реакторы конструируют так, чтобы предотвратить попадание техногенных радионуклидов в окружающую среду. Но даже при безаварийной работе реакторов в окружающую среду поступают радиоактивный газ криптон (радионуклид ⁸⁵Kr), а также небольшие количества ¹³¹I, трития и некоторых других радионуклидов. В результате произошло загрязнение окружающей среды техногенными радионуклидами, особенно такими, как ⁹⁰Sr, ¹³⁷Cs, ¹³¹I, ¹²⁹I, ⁸⁵Kr, а также радионуклидами некоторых трансурановых элементов.

Тепловыделяющие элементы ядерных реакторов, представляющие собой металлические стержни, в которых находится ядерное топливо (3% ²³⁵U), размещаются в активной зоне реактора АЭС. Возможны различные виды цепных реакций деления ²³⁵U (различие в образующихся осколках деления и числе испускаемых нейтронов) такие:

²³⁵U + ¹n ¹⁴²Ba + ⁹¹Kr + ³¹n,
²³⁵U + ¹n ¹³⁷Te + ⁹⁷Zr + ²¹n,
²³⁵U + ¹n ¹⁴⁰Xe + ⁹⁴Sr + ²¹n.

Тепло, выделяющееся при делении урана, нагревает воду, протекающую через активную зону и омывающую стержни. Примерно через три года содержание ²³⁵U в тепловыделяющих элементах снижается до 1%, они становятся неэффективными источниками тепла и требуют замены. Каждый год треть тепловыделяющих элементов удаляется из активной зоны и заменяется новыми: для типичной АЭС с мощностью 1000 МВт это означает ежегодное удаление 36 т. тепловыделяющих элементов.

В ходе ядерных реакций тепловыделяющие элементы обогащаются радионуклидами – продуктами деления ²³⁵U , а также (через серию -распадов) ²³⁹Pu:

²³⁸U + ¹n ²³⁹U() ²³⁹Np() ²³⁹Pu.

Отработанные тепловыделяющие элементы транспортируются из активной зоны по подводному каналу в хранилища, заполненные водой, где хранятся в стальных пеналах несколько месяцев, пока большинство высокотоксичных радионуклидов (в частности, наиболее опасный ¹³¹I) не распадется. После этого тепловыделяющие элементы направляются на заводы по регенерации топлива, например для получения плутониевых сердечников для ядерных реакторов на быстрых нейтронах или оружейного плутония.

Жидкие отходы ядерных реакторов (в частности, вода первого контура, которая должна обновляться) после переработки (выпаривания) помещают в бетонные хранилища, расположенные на территории АЭС.

Определенное количество радионуклидов при работе АЭС выделяется в воздух. Радиоактивный ¹³⁵I (один из главных продуктов распада в работающем реакторе) не накапливается в отработанном ядерном топливе, поскольку его период полураспада составляет всего 6,7 ч, но в результате последующих радиоактивных распадов превращается в радиоактивный газ ¹³⁵Xe, активно поглощающий нейтроны и потому препятствующий цепной реакции. Для предотвращения «ксенонового отравления» реактора ксенон удаляют из реактора через высокие трубы АЭС.

На данный момент все существующие и применяемые в мире методы обезвреживания РАО (цементирование, остекловывание, битумирование и др.), а также сжигание твердых РАО в керамических камерах (как на НПО «Радон» в Московской области) неэффективны и представляют значительную опасность для окружающей среды.

К загрязнению атмосферы радионуклидами приводит и работа тепловых электростанций, сжигающих каменный уголь. Он всегда содержит небольшие примеси урана, тория и продуктов их распада, и при сжигании топлива эти радионуклиды частично переходят в аэрозоли и попадают в атмосферу. К загрязнению почвы радионуклидами может приводить даже использование фосфорных минеральных удобрений. Примеси урана и тория всегда есть в исходном сырье (например, в апатите), которое используют при производстве этих удобрений. При переработке сырья радионуклиды частично переходят в удобрения, а из них и в почвы и передаются дальше по трофическим цепям.

К загрязнению техногенными радионуклидами океана привело и то, что в некоторых странах высокорадиоактивные отходы ядерно-топливного цикла длительное время сбрасывали в океан в специальных контейнерах (США) или по трубам (Великобритания).

С конца 1950-х гг. по 1992 г. Советским Союзом в Баренцевом и Карском морях были захоронены твердые и жидкие радиоактивные отходы (РАО) суммарной активностью 2,5 млн Ки, в том числе 15 реакторов с атомных подводных лодок (АПЛ), три реактора с ледокола «Ленин» (из них 13 аварийных реакторов АПЛ, в том числе шесть с невыгруженным ядерным топливом). Затопление ядерных реакторов и жидких РАО происходило и на Дальнем Востоке: в Японском и Охотском морях и у берегов Камчатки.

На Южном Урале в Кыштыме расположено ПО «Маяк» (Челябинск-65), где с конца 1940-х гг. производится регенерация отработанного ядерного топлива. До 1951 г. возникающие в ходе переработки жидкие РАО просто сливались в речку Теча. Через сеть рек: Теча–Исеть–Обь – происходил вынос радиоактивных веществ в Карское море и с морскими течениями в другие моря Арктического бассейна. Хотя впоследствии такой сброс был прекращен, спустя более 40 лет концентрация ⁹⁰Sr на отдельных участках реки Теча превышала фоновую в 100–1000 раз. С 1952 г. ядерные отходы стали сбрасывать в озеро Карачай (названное техническим водоемом № 3) площадью в 10 км². За счет тепла, выделяемого отходами, озеро в конце концов пересохло. Началась засыпка озера грунтом и бетоном; для окончательной засыпки, по расчетам, еще потребуется ~800 тыс. м³ скального грунта при стоимости работ 28 млрд рублей Российской Федерации (в ценах 1997 г.). Однако под озером образовалась «линза», заполненная радионуклидами, суммарная активность которых составляет 120 млн Ки (почти в 2,5 раза выше, чем активность излучения при взрыве 4-го энергоблока ЧАЭС).

В результате всех этих действий некоторые моря, особенно Ирландское и Северное, подверглись заметному радиоактивному загрязнению. Загрязнение Мирового океана может неблагоприятно сказаться прежде всего на жизнедеятельности фитопланктона, от нормального существования которого во многом зависит жизнь на Земле. Поэтому в настоящее время введены строгие ограничения на сброс в океан радиоактивных отходов.

Помимо сброса радиоактивных отходов и проишествий с реакторами АПЛ и АЭС на радиационную обстановку в мире серьезно оказало и испытание ядерного оружия. Испытания ядерного оружия, которые особенно интенсивно проводились в период 1954-1958 и 1961-1962 гг. стали одной из основных причин повышения радиационного фона Земли. В США, СССР, Франции, Великобритании и Китае в общей сложности проведено не менее 2060 испытаний атомных и термоядерных зарядов в атмосфере, под водой и в недрах Земли, из них непосредственно в атмосфере 501 испытание. Испытания в атмосфере в СССР были завершены в 1962 г., подземные взрывы на Семипалатинском полигоне - в 1989 г., на Северном полигоне - в 1990 г. Франция и Китай до последнего времени продолжали испытывать ядерное оружие. В 1963г. Англия, США и СССР подписали Договор об ограничении испытаний ядерного оружия, обязывающий не испытывать его в атмосфере, под водой и в космосе. По оценкам во второй половине 20-го века за счет ядерных испытаний во внешнюю среду поступило 1.81*10²¹ Бк продуктов ядерного деления, из них на долю атмосферных испытаний приходится 99.84 %. Распространение радионуклидов приняло планетарные масштабы. Продукты ядерного деления представляют собой сложную смесь более чем 200 радиоактивных изотопов 36 элементов. Большую часть активности составляют короткоживущие радионуклиды.

Выход некоторых продуктов деления при ядерном взрыве.
Элемент	Заряд	Период полураспада	Выход на одно деление, %	Активность на 1 Мт, (10¹⁵ Бк)
Стронций-89	38	50.5 сут	2.56	590
Стронций-90	38	28.6 лет	3.5	3.9
Цирконий-95	40	64 сут	5.07	920
Рутений-103	44	39.5 сут	5.2	1500
Рутений-106	44	368 сут	2.44	78
Иод-131	53	8 сут	2.90	4200
Цезий-136	55	13.2 сут	0.036	32
Цезий-137	55	30.2 лет	5.57	5.9
Барий-140	56	12.8 сут	5.18	4700
Церий-141	58	32.5 сут	4.58	1600
Церий-144	58	284 сут	4.69	190
Водород-3	1	12.3 лет	0.01	2.6 10^-2

Так, через 7, через 49 и через 343 суток после взрыва активность продуктов ядерного деления снижается соответственно в 10, 100 и 1000 раз по сравнению с активностью через час после взрыва. Кроме продуктов ядерного деления радиоактивное загрязнение обусловлено радионуклидами наведенной активности ( ³Н, ¹⁴С, ²⁸Al, ²⁴Nа, ⁵⁶Mn, ⁵⁹Fe, ⁶⁰Cо и др.) и неразделившейся частью урана и плутония. Особенно велика роль наведенной активности при термоядерных взрывах. При ядерных взрывах в атмосфере значительная часть осадков (при наземных взрывах до 50%) выпадает вблизи района испытаний. Часть радиоактивных веществ задерживается в нижней части атмосферы и под действием ветра перемещается на большие расстояния, оставаясь примерно на одной и той же широте. Находясь в воздухе примерно месяц, радиоактивные вещества во время этого перемещения постепенно выпадают на Землю. Большая часть радионуклидов выбрасывается в стратосферу (на высоту 10-15 км), где происходит их глобальное рассеивание и в значительной степени распад. Нераспавшиеся радионуклиды выпадают по всей поверхности Земли.

Если попавший в окружающую среду ²³⁹Pu прочно фиксируется почвами и практически не переходит в пищевые цепи, то такие радионуклиды, как ¹³⁷Cs, ¹³¹I и особенно ⁹⁰Sr, по различным пищевым цепям могут оказаться в организме человека. Так как некоторые радионуклиды способны концентрироваться в определенных органах человека (например, ⁹⁰Sr в костях, а ¹³¹I в щитовидной железе), то их накопление в этих органах может привести к тяжелым заболеваниям..

Авария на Чернобыльской АЭС.

Чернобыльская Атомная Электростанция (ЧАЭС) расположена на севере Украины, в месте впадения реки Припять в Днепр. Строительство начато в 1976 году. Всего было построено 4 блока по 1000 МВт каждый. Для ЧАЭС в качестве базового был принят энергоблок с реактором РБМК-1000 (реактор большой мощности канальный) электрической мощностью 1000 МВт. Авария на четвертом блоке ЧАЭС 26 апреля 1986 года произошла не во время нормального функционирования реактора. Это случилось во время эксперимента по изучению резервов безопасности реактора в различных ситуациях. Эксперимент совпал с плановым гашением реактора и его намечалось проводить при пониженной мощности реактора. Сыграло свою роль и то, что в период испытания была отключена система аварийного охлаждения реактора. В результате грубого нарушения операторами станции правил техники безопастности при проведении эксперемента в 01:23:44 мощность реактора резко увеличилась и примерно в 100 раз превысила проектную. 01:23:45 тепловыделяющие элементы начали разрушаться. В топливных каналах создалось высокое давление. 01:23:49 топливные каналы стали разрушаться. 01:24 последовало два взрыва. Первый - из-за гремучей смеси, образовавшейся в результате разложения водяного пара. Второй был вызван расширением паров топлива. Взрывы выбросили сваи крыши четвертого блока. В реактор проник воздух. Воздух реагировал с графитовыми стержнями (С), образуя оксид углерода II (СО) (). Этот газ вспыхнул, начался пожар. Предположительно 8 из 140 тонн ядерного топлива, содержащих плутоний и другие чрезвычайно радиоактивные материалы (продукты деления), а также осколки графитового замедлителя, тоже радиоактивные, были выброшены взрывом в атмосферу. Кроме того, большое количество радионуклидов (см. стр.11) были выброшены в атмосферу не только во время взрыва, но и распространялись во время пожара из-за возгорания СО (2СО + О_>2> 2СО_>2>). Были уничтожены барьеры и системы безопасности, защищающие окружающую среду от радионуклидов, содержащихся в облученном топливе, и произошел выброс активности из реактора. Этот выброс на уровне миллионов кюри в сутки, продолжался в течение 10 дней с 26.04.86. по 06.05.86., после чего упал в тысячи раз и в дальнейшем постепенно уменьшался. По характеру протекания процессов разрушения 4-го блока и по масштабам последствий указанная авария имела категорию запроектной и относилась к 7-ому уровню (тяжелые аварии) по международной шкале ядерных событий INES. Три дня мир находился в полном неведении. И только 30 апреля, когда работники шведской АЭС Форсмарк, расположенной на берегу Балтийского моря, зарегистрировали мощное ядерное излучение, исходившее не от их станции, а от пришедшего с востока облака, был дан сигнал тревоги.

До аварии на ЧАЭС в 1986г. самой тяжелой в атомной энергетике считается авария в 1979г. на американской АЭС в Тримайл-Айленд в близи г. Гаррисберга (штат Пенсильвания). Тогда сохранившаяся защитная оболочка реактора предотвратила тяжелые экологические последствия от этой аварии.

Таблица оценки радионуклидного выброса при аварии на ЧАЭС

Оценка радионуклидного состава выброса из аварийного блока Чернобыльской АЭС.
Элемент*	Период полураспада	Активность выброса, МКи	Доля активности, выброшенная из реактора. к 6 мая 1986 г.,%
26.04.1986	06.05.1985**
¹³³Xе	5.2 сут	5	45	возможно 100
^85mKr	4.4 ч 10.15	0,15	-	-
⁸⁵Kг	10.76 лет	-	0.9	-
¹³¹I	8.05 сут	4.5	7.3	20
¹³²Tе	78.2 ч	4	1.3	15
¹³⁴Cs	2.05 лет	0.15	0.5	10
¹³⁷Cs	30 лет	0.3	1.0	13
⁹⁹Mо	66.7ч	0.45	3.0	2.3
⁹⁵Zr	65.5 сут	0.45	3.8	3.2
¹⁰³Ru	39.5 сут	0.6	3.2	2.9
¹⁰⁶Ru	368 сут	0.2	1.6	2.9
¹⁴⁰Bа	12.8 сут	0.5	4.3	5.6
¹⁴¹Се	32.5 сут	0.4	2.8	2.3
¹⁴⁴Cе	284 сут	0.45	2.4	2.8
⁸⁹Sr	52.7 сут	0.25	2.2	4.0
⁹⁰Sr	27.7 сут	0.015	0.22	4.0
²³⁸Pu	86.4 лет	0.4	8*10^-4	3.0
²³⁹Pu	24390 лет	10^-4	7 *10^-4	3.0
²⁴⁰Pu	6580 лет	2*10^-4	10^-3	3.0
²⁴¹Pu	13.2 лет	0.02	0.14	3.0
²⁴²Pu	3.79*10⁵ лет	3 10^-7	2*10^-6	3.0
²⁴²Cm	162.5 сут	3*10^-3	2.1*10^-2	3.0
²³⁹Nр	2.35 сут	2.7	1.2	3.2

*Приведены данные об активности основных радионуклидов,
определяемых при радиометрическом анализе.
** Суммарный выброс к 6 мая 1986г.

Особенностью радионуклидного загрязнения, связанного с Чернобыльской катастрофой, является разнообразие химических форм агрегатных состояний, выброшенных в окружающую среду радиоактивных элементов. Часть элементов была выброшена в водорастворимом, капельно-жидком состоянии, часть же в виде «горячих» частиц. Радионуклиды, выделяющиеся в ходе ядерной аварии, попадали в атмосферу, откуда происходило их осаждение на различные поверхности: почвы, растительный покров, поверхность водных бассейнов, дороги, крыши строений и т.п. Последующая судьба радионуклидов зависела от их физико-химического состояния, растворимости и от взаимодействия с веществами, входящими в состав поверхностей, на которую попали радиоактивные вещества и материалы. Исходно радионуклиды обнаруживались в форме оксидов, карбидов, атомарной свободной формы, а также в составе более крупных аэрозольных частиц с размерами порядка микрона, а вблизи аварийного блока еще более крупных образований.

Биогеохимические циклы радионуклидов на примере аварии на ЧАЭС

Первоначально происходило преимущественно сорбционное связывание радионуклидов веществами, на которые попадали атомарные и молекулярные формы радионуклидов. При этом по отношению к массе радионуклидов вещества поверхностей обладали очень большой адсорбционной способностью и емкостью поглощения, что определило начальное состояние радионуклидов: они сосредотачивались в тонком поверхностом слое почвы или открытых пород, налипали на поверхностный слой растений - кутикулу листьев, кору стеблей, удерживались на поверхностях строительных сооружений. Поведение радиоактивных частиц было таким же, как и обычной пыли: они вмывались в поры материалов, на которые попадали, переносились воздушными потоками, застревали на шероховатых поверхностях. Таким было исходное, стартовое состояние радионуклидов, когда осуществилось их соприкосновение с биосферой и началось их вовлечение в круговорот химических элементов, происходящий с участием живых организмов. Поскольку скорость передачи радионуклида от одного компонента трофической цепи к другому определяется способностью этих компонентов накапливать радионуклиды, продолжительностью пребывания последних в них, то общий поток радионуклидов преимущественно зависит от биологических процессов: скорости образования биомассы; концентрации в ней тех или иных радионуклидов и их носителей; темпов перехода радионуклидов в продукты, выделяемые организмами во внешнюю среду. Органические вещества, содержащие радионуклиды, практически всюду перерабатываются микроорганизмами. Радионуклиды, выпавшие на поверхность водных бассейнов довольно быстро связываются различными веществами, растворенными в воде либо в виде частиц, находящихся во взвешенном состоянии. Адсорбированные радионуклиды попадают на дно водоемов, поэтому первоначально весьма активными оказались поверхностные слои ила. С этого начинается участие радионуклидов в биогеохимических циклах, приуроченных также и к природным водам.

В 1986г. водные растения содержали весьма существенные активности радионуклидов. Примеры радиоактивности биомассы водных высших растений, произраставших в Припятском отроге в 1986 г., где накопление радионуклидов в гидромакрофитах было наиболее значительным (данные Института гидробиологии НАНУ):

Растение	Активность радионуклида, Бк/кг сухой массы
¹⁴⁴Cе	¹⁰³Ru¹⁰³Rh	¹⁰⁶Ru,¹⁰⁶Rh	¹³⁷Cs	¹³⁴Cs	⁹⁵Nb⁹⁵Zr	⁹⁰Sr
Рдест блестящий Potamogeton natans L.	44400	4800	33300	12600	8100	63000	925
Тростник обыкновенный Phragmites communis L. (надводная часть)	26000	3700	8900	12900	4800	3700	5
Растение	Активность радионуклида, Бк/кг сухой массы
¹⁴⁴Cе	¹⁰³Ru¹⁰³Rh	¹⁰⁶Ru,¹⁰⁶Rh	¹³⁷Cs	¹³⁴Cs	⁹⁵Nb⁹⁵Zr	⁹⁰Sr
То же (подводная часть)	99900	6700	129500	66600	21800	13700	2400
Рогоз узколистный Typha angustifolia L.	20350	7000	24800	3700	1370	1330	270

Накопление радионуклидов и радиобиологическое воздействие на живые огранизмы обитающие в районе ЧАЭС

Радиобиологические эффекты у растений

Накопление: Условия накопления радионуклидов растениями, происходящее в основном за счет водорастворимой и обменной форм компонентов загрязнения, отражает весьма сложные переходные процессы в почве, скорость и направленность которых определяется биологической активностью всех компонентов корнеобитаемого слоя. Среди органов надземной части растений наибольшей концентрацией радионуклидов отличались листья и наименьшей - репродуктивные органы (соцветия). Таким образом, накопление радионуклидов растениями определяется не только их количеством в почве конкретного региона, но и анатомо-морфологическими и физиологическими особенностями растительного организма, типом корневой системы, степенью ее развития и глубиной проникновения в почву. Лесная растительность обладает большой поглотительной емкостью по отношению к радионуклидам, что связано с наличием значительно и сильно расчлененных поверхностей (листья, хвоя, мелкие ветви). Так, надземная часть сосново-березового леса задержала более 40 % различных выпадений (⁹⁰Sr,¹³⁷Cs,¹⁴⁴Се), сосновый прирост - 90 %, густые сосновые насаждения - почти 100 %. Радионуклиды попали на листовую поверхность в конце апреля - начале мая: период наиболее активного роста растений и интенсивной метаболизации элементов. С поверхности листьев радионуклиды вовлекались внутрь клеток, и те из них, которые являлись изотопами биогенных элементов, подвергались метаболическому усвоению. Практически все биологические эффекты на уровне многолетнего растительного организма вызваны действием излучения на верхушечную меристему растений. Даже такие эффекты, как усиление кущения, интенсивный рост боковых побегов или пробуждение спящих почек, связаны с поглощенной дозой в верхушечной меристеме, поскольку поражение конуса нарастания проводит к снятию апикального доминирования.

Биологический эффект: Выброс радионуклидов из разрушенного реактора в период, когда многолетние древесные растения находились в состоянии наибольшей радиочувствительности (закладывались апексы побегов следующего года, зачатки побегов, сформированных в 1985 г., проходили этап гистогенеза), привел их к кратковременному острому тотальному облучению, перешедшему затем в хроническое. Форма проявления аномалий зависела от дозовых нагрузок, которые определялись характером распределения радионуклидов по ассимиляционной поверхности вегетативных органов растений. Под воздействием острого облучения в весенний период 1986 г. (полигон в 10-километровой зоне ЧАЭС) в этом же году произошли изменения листовых пластин у хвойных и лиственных деревьев. Листовые пластины ели иногда увеличивались в 3 раза. Резко изменился цвет хвоинок. У сосны они были светло-желтые, а у ели - малиновые. Высокая радиочувствительность хвойных растений, усиленная тем обстоятельством, что авария произошла в период распускания почек, была причиной поражения насаждений сосны обыкновенной (Finns silvestris L.) и разрушения экосистемы сосновых лесов на наиболее загрязненных территориях вблизи атомной станции. Особую роль в поражении фотосинтезирующих органов и ростовых тканей сыграло -излучение от осевших на поверхность растений радионуклидов; вклад внешнего -облучения в поглощенную дозу составил всего 10 %. Листовые пластинки взрослых деревьев дуба заметно утратили присущую им конфигурацию, вплоть до приобретения формы овала. В связи с большим накоплением антоцианов лист изменил окраску - стал малиновым. У однолетних саженцев дуба (Quercus robur L.) наблюдалось сильное кущение прикорневых побегов, укорочение черешков, образование пальмовидных побегов на одной ветви. Однолетние саженцы каштана настоящего (Castanea sativa L.) представляли собой растения с резко укороченными побегами, небольшими листовыми пластинками, имевшими зелено-желтый цвет. Отмечено рассечение листовых пластин, увеличение количества радиальных прожилок и уменьшение между ними мезофильных слоев клеток.

Биологическое воздействие и миграции животных и насекомых

Радиочувствительность позвоночных животных еще выше, чем радиочувствительность хвойных растений. Первые биологические наблюдения в «зоне отчуждения» были начаты лишь в июне-июле 1986 г. По данным количественных учетов мышевидных грызунов в сентябре 1986 г., в ближней зоне численность этих животных снизилась в 3 - 5 раз (3,5 % ловушко-суток вместо 15 - 20 в контрольных, слабо загрязненных участках). Расчетная поглощенная доза в первый месяц после аварии составляла на учетных площадках 22 и 860 Гр для - и -облучения Беспозвоночные на один-два порядка более устойчивы к действию ионизирующей радиации по сравнению с позвоночными. Тем не менее три экологические группы беспозвоночных сильно пострадали из-за специфических особенностей облучения в их средах обитания. Скопление радионуклидов в подстилке хвойного леса буквально выжгло мелких беспозвоночных (панцирные клещи, ногохвостки) на учетных площадках в 3 км к югу от аварийного энергоблока - их численность в июле 1986 г. упала на 2 порядка. Резко снизилась также численность почвенных беспозвоночных, лучше экранированных от -излучения. Соотношение неполовозрелых и половозрелых особей изменилось в пользу последних. Величина поглощенной дозы не влияла непосредственно на взрослых животных, но заметно сказалась на ювенильных стадиях. В загрязненных лишайниках-эпифитах Hypogymnia physodes (L.) Nyl. на тех же учетных участках в 3 км к югу от блока вообще не удалось обнаружить панцирных и гамазовых клещей, ногохвосток, обычных для этой экологической ниши. В зоне сублетального и среднего поражения сосны возникла и сохраняется в течение последних лет вспышка массового размножения вторичных стволовых вредителей Отмечено 11 массовых видов, из них главные - большой и малый сосновый лубоеды (Blastophagus piniperda L., В.minor Hart.), синяя сосновая златка (Phaenops cyanea F.). Плотность заселения лубоедами в Лелевском и Новошепеличском лесничествах достигла 1,6-1,9 особ./дм². Для дополнительного питания лубоеды внедряются в побеги. Хотя абсолютная численность вредителей возросла лишь вдвое по сравнению с нормой, но уменьшилось число побегов и резко увеличился процент заселения. Опад поврежденных побегов возрос до 70 - 75 %, против 25 - 30 % в контроле. В 1990 г. практически все побеги в зоне сублетального поражения были уничтожены. Деятельность вредителей ускоряет гибель пострадавших деревьев. Через год после гибели хвойные деревья заселялись в массовом количестве обитающими под корой жуками-трухляками Pytho depressus L. и усачами рода Rhagium. Пик их численности (несколько сотен особей на дерево) пришел на 1989 г., а уже в 1991 г. очередные погибшие деревья были слабо заражены. По-видимому, медленно засыхавшие деревья, погибшие в более поздние сроки, были мало привлекательны для стволовых вредителей из-за низкого содержания крахмала в лубе и заболони. Захламленность окружающих лесов сухостоем поддерживает кормовую базу вредителей и создает реальную опасность массового размножения их в зоне среднего поражения. У высших позвоночных животных симптомы радиоактивного поражения близки к симптомам у человека. Однако не смотря на это с соседних участков на территорию погибшего леса постоянно проникали зайцы-русаки (Lepus europaeus Pall.), лисицы (Vulpes vulpes L.), бродячие собаки, залетные птицы, вероятно, мигрировали и мышевидные грызуны. В марте 1987 г. во время работ по захоронению следы грызунов были обнаружены в наиболее загрязненном участке леса, у забора ЧАЭС. В том же 1987 г. численность мышевидных грызунов на ст. Янов и на учетных площадках в погибшем лесу восстановилась за счет миграции. Участки погибшего леса и пустоши над захороненным лесом постоянно посещаются крупными копытными (кабан, лось Alces alces (L.), в меньшем количестве - косуля Capreolus capreolus (L.)), однако места их отстоя, лежек или основных кормежек находятся на расстоянии 1-2 км, в зеленом хвойном лесу, вкраплениях лиственного леса и на заболоченных участках. Об этих визитах свидетельствуют следы животных.

Воздействие радиации на организм человека

В организме человека постоянно присутствуют радионуклиды земного происхождения, поступающие через органы дыхания и пищеварения. Наибольший вклад в формирование дозы внутреннего облучения вносят ⁴⁰К, ⁸⁷Rb, и нуклиды рядов распада ²³⁸U и ²³²Th.
Человек привык жить в условиях естественного фонового радиоактивного облучения которое составляет за год 15 мкР/ч или 130 мбэр (бэр –биологический эквивалент рентгена). Ежегодная доза радиоактивного облучения населения превышает дозу его фонового облучения в 5 раз, откуда:

34% медицинское обследование и лечение

22% естественный фон

43% продукты распада радона

0,7% результаты ядерных испытаний

0,3% результат работы АЭС и других теплогенных источников.

Таким образом ежегодная доза радиоактивного облучения составляет в год 590 бэр. Инертный радиоактивный газ радон образуется при распаде ²³⁸U, ²³²Th, ²²⁶Ra

или можно записать, что

которые содержащихся в почвах и многих минералах. Поступив в организм при вдохе, он вызывает облучение слизистых тканей легких. Действием радона обусловленны заболевания раком у значительной части горнорабочих работающих на урановых рудниках Яхимова (Богемия) и Шнееберга (Саксония) [«Вредные вещества в промышленности 2» и неорганические и элементоорганические соединения». Издание пятое, стереотипное. Издательство «Химия»., Москва, Ленинград., 1965г. c.618]

Радон присутствует в природе в виде двух изотопов ²²²Rn, ²²⁰Rn и высвобождается из земной коры повсеместно, но его концентрации в наружном воздухе существенно различается для различных точек Земного шара. Однако большую часть дозы облучения от радона человек получает, находясь в закрытом непроветриваемом помещении. Источниками радона являются также строительные материалы. Так, например, большой удельной радиоактивностью обладают гранит и пемза, кальций-силикатрий, шлак и ряд других материалов. Радон проникает в помещение из земли и через различные трещины в межэтажных перекрытиях, через вентиляционные каналы и т.д. В Швеции и Финляндии были обнаруженны строения, внутри которых концентрация радона в 5000 раз превышала его содержание на наружном воздухе. По данным научного Комитета ООН по воздействию атомной радиации, около 20% всех заболеваний раком может быть обусловленно воздействием радона и продуктов его распада. В некоторых штатах США и графствах Великобритании около 30% помещений имеют повышенный уровень радона. По данным специалистов США, сотни тысяч американцев, живущих в домах с высоким содержанием радона, получают за год такую же дозу радиации, какую получили жители Чернобыля и его окрестностей во время аварии.

При концентрации радона 11 – 16 мкюри/л. часовая ингаляция собак приводила к гибели в течении 30 дней.

Радионуклиды накапливаются в органах неравномерно. В процессе обмена веществ в организме человека они замещают атомы стабильных элементов в различных структурах клеток, биологически активных соединениях, что приводит к высоким локальным дозам. При распаде радионуклида образуются изотопы химических элементов, принадлежащие соседним группам периодической системы, что может привести к разрыву химических связей и перестройке молекул. Эффект радиационного воздействия может проявиться совсем не в том месте, которое подвергалось облучению. Превышение дозы радиации может привести к угнетению иммунной системы организма и сделать его восприимчивым к различным заболеваниям. При облучении повышается также вероятность появления злокачественных опухолей. Организм при поступлении продуктов ядерного деления подвергается длительному, убывающему по интенсивности, облучению. Наиболее интенсивно облучаются органы, через которые поступили радионуклиды в организм (органы дыхания и пищеварения), а также щитовидная железа и печень. Дозы, поглощенные в них, на 1-3 порядка выше, чем в других органах и тканях. По способности концентрировать всосавшиеся продукты деления основные органы можно расположить в следующий ряд:

щитовидная железа > печень > скелет > мышцы.

В щитовидной железе накапливается до 30% всосавшихся продуктов деления, преимущественно радиоизотопов йода. По концентрации радионуклидов на втором месте после щитовидной железы находится печень. Доза облучения, полученная этим органом, преимущественно обусловлена радионуклидами ⁹⁹Мо, ¹³²Te,¹³¹I, ¹³²I, ¹⁴⁰Bа, ¹⁴⁰Lа.

Среди техногенных радионуклидов особого внимания заслуживают изотопы йода (¹³¹I, ¹³²I). Они обладают высокой химической активностью, способны интенсивно включаться в биологический круговорот и мигрировать по биологическим цепям, одним из звеньев которых может быть человек. Основным начальным звеном многих пищевых цепей является загрязнение поверхности почвы и растений. Продукты питания животного происхождения - один из основных источников попадания радионуклидов к человеку. Исследования, охватившие примерно 100000 человек, переживших атомные бомбардировки Хиросимы и Нагасаки, показывают, что рак - наиболее серьезное последствие облучения человека при малых дозах. Первыми среди раковых заболеваний, поражающих население, стоят лейкозы. Распространенными видами рака под действием радиации являются рак молочной железы и рак щитовидной железы. Обе эти разновидности рака излечимы и оценки ООН показывают, что в случае рака щитовидной железы летальный исход наблюдается у одного человека из тысячи, облученных при индивидуальной поглощенной дозе 1 Грей. (1 Гр = 1 Дж/кг)

Данные по генетическим последствиям облучения весьма неопределенны. Ионизирующее излучение может порождать жизнеспособные клетки, которые будут передавать то или иное изменение из поколения в поколение. Однако анализ этот затруднен, так как примерно 10% всех новорожденных имеют те или иные генетические дефекты и трудно выделить случаи, обусловленные действием радиации. Экспертные оценки показывают, что хроническое облучение при дозе 1 Грей, полученной в течение 30 лет, приводит к появлению около 2000 случаев генетических заболеваний на каждый миллион новорожденных среди детей тех, кто подвергался облучению.

Наиболее уязвимые для облучения в организме человека являются репродуктивные органы, глаза и красный кровяной мозг. Красный кровяной мозг теряет способность функционировать нормально уже про дозах облучения 0,5 – 1 Гр. Однократное облучение репродуктивных органов дозой 0,1 Гр. приводит к временной стерилизации, а если однократная доза облучения составляет свыше 3 Гр. то это приводит к полной стерильности. Помутнение хрусталика может наступать при дозе 2 Гр. и менее. Более тяжелая форма поражения глаз – прогрессирующая катаракта наблюдается при дозах около 5 Гр.

Наружное однократное облучение:

Статистически достоверные изменения в составе крови возникают при дозах облучения выше 25 р. При атомных испытаниях 1954г. 28 американцев и 239 жителей Маршальских островов подверглись действию радиоактивных осадков, соответствовавших 14 – 175 р. Через две недели у 90% пострадавших наблюдались кожные поражения и эпилляция. Через год содержание лейкоцитов у всех было пониженным. При несчастном случае в Лос- Аламосской лаборатории облучение нейтронами и -лучами, эквивалентное 390 р, привело после «окончательного» клинического выздоровления к повышенной утомляемости; через несколько месяцев обнаруживались временное повреждение зародышевой ткани, через три года возникла катаракта одного глаза, через пять лет также и второго. Среди переживших атомный взрыв в Хиросиме лейкемия возникла у 2,8% из облученных 350 р и у 0,38% из облученных 50 р, при обычной частоте лейкемии в 0,13%. Обнаруженно двух кратное учащение опухолевых заболеваний у детей, матери которых облучались 2 – 10 р (область таза) в период беременности. У детей, родившихся от лиц, облученных в Хиросиме и Нагасаки, мутационные изменения участились на 19% по сравнению с «контрольным потомством».

Повторные облучения:

При хроническом действии радиации при облучении 0,02 – 0,03 р/день через 117 дней число лейкоцитов понижалось на 9%, при облучении 0,002 – 0,02 р/день – на три. По мнению ряда авторов, биологическое действие ионизирующих излучений не имеет порога. Минимальная сумарная доза, вызывающая опухоли не установленна. Описанно профессиональное повышение частоты белокровия у людей, подвергавшихся длительному действию радиации. У врачей радиологов частота белокровия в 8 – 10 раз выше, чем у врачей иных специальностей. Описанны анемии апластического типа (но в костном мозгу обнаруживается гиперплазия) у работающих с радиоактивными светящимися составами и у радиохимиков. Средний профессиональный стаж до проявления болезни, по данным Лакассаля, 12 лет. [«Вредные вещества в промышленности 2» и неорганические и элементоорганические соединения». Издание пятое, стереотипное. Издательство «Химия»., Москва, Ленинград., 1965г. c.618]

У шахтеров работавших на урановых рудниках от 13 до 23 лет. По теоретическим подсчетам суммарная доза облучения бронхов шахтеров составляет около 3000 бэр (Брюс) [«Вредные вещества в промышленности 2» и неорганические и элементоорганические соединения». Издание пятое, стереотипное. Издательство «Химия»., Москва, Ленинград., 1965г. c.618]

. Катаракты наблюдаются после суммарной дозы облучения 450 – 1000 р, а при облучении нейтронами во время работы на циклотроне 100 -125 рад. Также большое значение придается воздействию радиации на зародышевые клетки, которое может привести к возникновению мутаций. Расчетная доза увеличивающая у человека частоту спонтанных мутаций в два раза соответствует 80 – 140 р. Описанны опухоли легких у соприкосавшихся с радиоактивными пылями и газами.

Схема путей воздействия радионуклидов на организм человека.

Заключение:

Самые опасные с точки зрения общественности факторы, угрожающие здоровью и жизни людей, далеко не всегда являются таковыми на самом деле. Иногда создается впечатление, что все внимание общественности и все опасения по поводу радиационной опасности сосредоточились главным образом на атомной энергетике, вклад от которой в суммарную дозу облучения населения один из самых скромных. Многие люди легко мирятся с факторами, связанными с гораздо большим риском для жизни и здоровья, такими, например, как курение или езда на автомобиле. Для гражданина какой-либо промышленно развитой страны, получающего сполна всю среднюю индивидуальную дозу облучения как от естественных, так и от техногенных источников радиации, вероятность погибнуть в автомобильной катастрофе в пять раз, а вероятность преждевременной смерти из-за курения (при выкуривании 20 сигарет в день) более чем в 100 раз превышает вероятность умереть от рака вследствие облучения. Также мало кто обращает внимание на естественную радиацию, вклад от которой в среднегодовую эффективную эквивалентную дозу облучения населения земного шара составляет примерно . Совсем немногие люди переселятся из мест с повышенным естественным радиационным фоном в места с более низким уровнем радиации с целью уменьшения риска заболевания раком.

Отношение людей к той или иной опасности определяется тем, насколько хорошо она им знакома. С одной стороны, имеются опасности, о существовании которых люди часто и не подозревают и которые поэтому, к сожалению, почти не привлекают к себе внимания. Возможно, именно этим и объясняется тот факт, что в большенстве стран не обсуждается вопрос об облучении, связанным с наличием радона в закрытых помещениях, или вопрос о неоправданно больших дозах облучения при рентгенологических обследованиях. С другой стороны, то, что слишком хорошо известно, перестает вызывать страх. В одном проведенном исследовании было показанно, что такие хорошо извесные источники риска, как езда на мотоцикле, горнолыжный спорт, альпинизм, курение и даже грабители и героин, мало кого пугают. Атомная энергетика парадоксальным образом представляла собой один из наименее знакомых широкой публике и одновременно из самых опасных, по ее мнению, источников риска; любопытно, что атомная энергетика внушала гораздо больше опасений, чем например, такая болезнь как асбестоз, о которой, по мнению публики, она знала гораздо больше.

Засекреченность, а особенно полусекретность питает страхи, а в прошлом всего этого было в избытке. Было также много голословных и высокомерных заявлений о том, что эксперты лучше знают. Заявления оказывались ложными, а эксперты, хотя и являлись несомненно высококвалифицированными специалистами в своей области, часто были лишены необходимого кругозора. Все эти недальновидные действия политиков привели к кризису доверия.

В современном мире следует значительно повысить информированность общественности в вопросах и рисках связанных с атомной энергетикой, которые ей в дальнейшем предстоит взвалить на свои плечи и плечи будующих поколений. В противном случае все больше людей будет заявлять о своем нежелании разделять этот риск и чтобы этого не происходило, нужна всесторонняя, достоверная и объективная информация.

Resümee

Ümbritsevas meid keskkonnas on kõikidel elementidel loomulik biootiline ringkäik. Need elemendid mõjuvad ümbritsevatele elusorganismidele. Kahjuliku mõju põhjuseks elusorganismidele võib olla radioaktiivsus. Radioaktiivsete elementide ohtlikkuks seisneb kiirguses. Eritatakse kiirgust, aga ka positroonid, neutronid, prootonid ja deitronid.

Radionukliide on kaht tüppi: loomulikud ja tehnogeensed. Loomulikud radionukliidid on loodusliku pärit oluga ja tekkivad päikesekiirguse mõjul. Tehnogeensed aga hakkasid ilmuma alles 20 sajandi 40-ndatel aastatel tuumareaktorite kasutamise käigus ja tuumarelvade katsetamisel. Tuumareaktorid on niisuguste elementide nagu ⁸⁵ Kr, ⁹⁰ Sr, ¹³⁷Cs, ¹³¹I, ¹²⁹ I, ¹³⁵ Xe allikaks. Tuumarelvade katsetamine käigus sattub maa ja atmosfääri umbes 200 radioaktiivset isotoopi. Radioaktiivsete jäätmete matmine, kivisoe põletamine, mineraalväetiste kasutamine põhjustab keskkonna saastanust radionukliididega. Radionukliitidest on inimene jaoks kõige ohtlikumad ⁹⁰ Sr, ⁸⁹ Sr, ¹³⁷ Cs, ¹³¹ I, sest nad kogunevad inimese organismis ja põhjustavad erinevaid raskeid haigusi.

Kõige suurem tuumaavarii juhtus 26. aprillil 1986 aastal kell 01:24 Tšernoobõli tuumaelektrijaamas. Reaktoril viidi läbi ohutuskatse, mis põhjustas soojusplahvatuse. Terve maailm sai plahvatusest teada 30. aprillil. Enne seda katastroofi oli suuremaks avariiks 1979 aastal Trimail – Ailendis (Pensilvania, USA) toimunud avarii.

Radionukliidsed heiteained, mis saattusid keskkonda Tšernoobõli avarii tulemusena, olid erineva agregaatse ja kumilise koostisega. Algul oli radionukliidide toime nagu tolmul. Oli märgata ökosisteemide tõsist degradatsiooni, loomade hukkumine ja migratsioon, tekkisid geneetilised mutatsioonid. 1986 aasta juulis jälgiti putukalt hukkumist radioaktiivse kiirguse tulemusena.

Inimese tervisele mõjuvad nii loomulikud kui ka tehnogeensed radionukleiidid. Loomulikke hulka kuuluvad jargmised radionukliidid: ¹⁴ C, ⁴⁰K, ²³⁸ U, ¹⁷⁶ Lu jnt., tehnogeensete hulka ⁹⁰ Sr, ⁸⁹Sr, ¹³⁷ Cs, ¹³¹I jnt.Loodusliku radiatsiooni tase on 15 Röntgeen/h. Ühes aastas teeb see 130 ml. ber (röntgeni bioloogiline ekvivaleent), kuid inimtegevuse tulemusena suureneb aastane kiirgus umbes 590 ml.ber. Väga ohtlik on radoon, mis esineb ²²²Rn ja ²²⁰ Rn kujul. Radoon eritub maa alt ja ehitusmaterjalidest. See gaas on etiti ohtlik kinnistes ja tuulutamata ruumides. Radioaktiivne kiirgus põhjustab vähi arengu. Eriti intensiivselt kiirguvad organid, mille kaudu radionukliidid sattuvad organiismi: kilpnääre maks luustik lihased. Kõige hellamad radioaktiivse kiirguse korral on reproduktiivsed organid, silmad ja punane vereaju. Kui kiirguse maht on 5 Gr siis tekib raske silma rikkustamine (katarakta).

Inimesed kardavad tuumaelektrijamaid, sest nendel on puuduvad korralikud infoallikad tuumaenergija tootmist.

Использованная литература:

«Вредные вещества в промышленности 2» и неорганические и элементоорганические соединения». Издание пятое, стереотипное. Издательство «Химия»., Москва, Ленинград., 1965г. c.618

http://stopatom.slavutich.kiev.ua/1-4-5a.htm

http://stopatom.slavutich.kiev.ua/1-4-4a.htm

http://stopatom.slavutich.kiev.ua/1-3-4a.htm

http://nuclphys.sinp.msu.ru/radiation/rad_9.htm

http://www.pereplet.ru/obrazovanie/stsoros/1168.html

http://nuclphys.sinp.msu.ru/radiation/rad_8.htm

http://nuclphys.sinp.msu.ru/radiation/rad_6.htm

http://zametka.chat.ru/start/chernob.html

http://nuclphys.sinp.msu.ru/radiation/rad_10.htm

http://archive.1september.ru/him/2000/no48_1.htm

«Экология и экологическое образование» Ю.Л.Хотунцев. Москва. Изд. «ACADEMIA» 2002. стр. 478

«Экология» В.И. Коробкин, Л. В. Передельский. Ростов-на-Дону, Изд. «Феникс» 2001. стр.575

«Прошлое и настоящее радиохимии» А. Н. Несмеянов. Ленинград, «Химия» Ленинградское отделение 1985. с. 166

«Radiation Doses, Effects, Risks» - Радиация Дозы, эффекты, риск. Перевод с английского Ю. А. Банников., Изд. Москва «Мир» 1988. с.77

«Пособие по химии для поступающих в ВУЗы» Г. П. Хомченко. Москва «Новая волна», «ОНИКС» 2000. с.462

Написание диссертаций, дипломных и курсовых работ, рефератов