VIII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2016

Охрана окружающей природной среды - одна из наиболее актуальных на сегодняшний день проблем человечества. Научно-технический прогресс и антропогенное давление на природную среду вызывают обострение экологической ситуации: истощаются запасы природных ресурсов, загрязняется природная среда, утрачивается естественная связь между человеком и природой, теряются эстетические ценности, ухудшается физическое и нравственное здоровье людей.

Радиационное загрязнение - это тип физического загрязнения, связанный с превышением естественного фона излучения из-за дополнительного попадания в окружающую среду радиоактивных элементов. [6]

Основную часть облучения население земного шара получает и всегда получало от естественных источников радиации. Человек подвергается облучению двумя способами. Радиоактивные вещества могут находиться вне организма и облучать его снаружи; это внешнее облучение. Также они могут находиться в воздухе, которым дышит человек, в пище или в воде и попасть внутрь организма. Соответственно это внутренний способ облучения.

Облучению от естественных источников радиации подвергается любой житель Земли, однако одни из них получают большие дозы, чем другие. Это зависит, в частности, от того, где они живут. Уровень радиации в некоторых местах земного шара, там, где залегают особенно радиоактивные породы, оказывается значительно выше среднего, а в других местах – соответственно ниже.

1) Космическое излучение

Радиационный фон, создаваемый космическими лучами, дает чуть меньше половины внешнего облучения, получаемого населением от естественных источников радиации.

Уровень облучения растет с высотой, поскольку при этом над нами остается все меньше воздуха, играющего роль защитного экрана.

2) Земная радиация

Основные радиоактивные изотопы, встречающиеся в горных породах Земли, это калий-40, рубидий-87 и члены двух радиоактивных семейств, берущих начало соответственно от урана-238 и тория-232 – долгоживущих изотопов, включившихся в состав Земли с самого ее рождения.

Разумеется, уровни земной радиации неодинаковы для разных мест земного шара и зависят от концентрации радионуклидов в том или ином участке земной коры.

3) Внутреннее облучение

В среднем примерно 2/3 эффективной эквивалентной дозы облучения, которую человек получает от естественных источников радиации, поступает от радиоактивных веществ, попавших в организм с пищей, водой и воздухом.

Большую дозу внутреннего облучения человек получает от нуклидов радиоактивного ряда урана-238. Некоторые, например нуклиды свинца-210 и полония-210, поступают в организм с пищей. Они концентрируются в рыбе и моллюсках, поэтому люди, потребляющие много рыбы и других даров моря, могут получить относительно высокие дозы облучения.

Десятки тысяч людей на Крайнем Севере питаются в основном мясом северного оленя (карибу), в котором оба упомянутых выше радиоактивных изотопа присутствуют в довольно высокой концентрации. Эти изотопы попадают в организм оленей зимой, когда они питаются лишайниками, в которых накапливаются оба изотопа. Дозы внутреннего облучения человека от полония-210 в этих случаях могут в 35 раз превышать средний уровень. А в другом полушарии люди, живущие в Западной Австралии в местах с повышенной концентрацией урана, получают дозы облучения, в 75 раз превосходящие средний уровень, поскольку едят мясо и требуху овец и кенгуру. Прежде чем попасть в организм человека, радиоактивные вещества, как и в рассмотренных выше случаях, проходят по сложным маршрутам в окружающей среде, и это приходится учитывать при оценке доз облучения, полученных от какого-либо источника. [3, с. 11-14]

Основные источники антропогенного радиационного загрязнения:

1) Добыча и переработка радиоактивного минерального сырья

Добыча и переработка урановых руд дает самый большой объем радиоактивных отходов с большим периодом полураспада.

Отвалы пустых пород на рудниках и карьерах являются источниками локального загрязнения местности. В результате ветровой эрозии происходит сдувание пыли с поверхности отвалов, а также твердых продуктов распада постоянно выделяющегося радона и перенос этого материала на значительные расстояния. Отвалы подвергаются постоянному воздействию атмосферных осадков, которые выщелачивают радионуклиды и загрязняют ими грунтовые воды и гидрографическую сеть, что, в конечном счете, приводит к сверхнормативному загрязнению радиоактивными веществами донных отложений.

В качестве дополнительного источника естественных РН, поступающих в биосферу в результате деятельности человека, можно назвать добычу и переработку сырья, используемого для производства фосфорных удобрений, т.к. добываемые фосфориты и апатитовая руда содержат большое количество природного урана.

2) Уголь как источник естественной радиации

Уголь, подобно нефти и газу, представляет собой органическое вещество, подвергшееся медленному разложению под действием биологических и геологических процессов. Основа образования угля – растительные остатки, произраставшие миллионы лет назад. Вместе с тем, уголь всегда содержит природные радиоактивные вещества уранового и актиноуранового рядов, ториевого ряда.

3) Ядерная энергетика

При ядерных реакциях, происходящих в активной зоне реактора, выделяются радиоактивные газы: ксенон, криптон, радон и другие. Эти газы поступают в фильтр-адсорбер, где теряют свою активность и только после этого выбрасываются в атмосферу. В окружающую среду поступает также некоторое количество изотопа углерода 14С и трития 3Н.

Другой источник радионуклидов, попадающих в окружающую среду от функционирующих АЭС, – дебалансная и техническая вода. Чтобы не произошло загрязнение окружающей среды, вода всех технологических контуров АЭС включается в систему оборотного водоснабжения. Тем не менее, часть жидких стоков сбрасывают в водоем-охладитель (чаще всего это искусственное водохранилище), сброс в него жидкостей, содержащих даже малое количество радионуклидов, может привести к опасной их концентрации.

Наносят ли вред окружающей среде атомные электростанции? Опыт эксплуатации отечественных АЭС показал, что при правильном техническом обслуживании и налаженном мониторинге окружающей среды они практически безопасны. Радиоактивное воздействие на биосферу этих предприятий не превышает 2% от местного радиационного фона.

Наиболее опасным в выбросах современных АЭС считается тритий. Он может замещать водород во всех соединениях с кислородом, серой, азотом. А эти соединения составляют значительную часть массы животных организмов. Доказано, что он легко связывается протоплазмой живых клеток и накапливается в пищевых цепях. Распадаясь, тритий превращается в гелий и испускает β-частицы. Такая трансмутация должна быть очень опасна для живых организмов, т.к. при этом поражается генетический аппарат клеток.

4) Тепловые электростанции

В радиационном отношении гораздо более опасны тепловые электростанции, поскольку сжигаемые на них уголь, торф и газ содержат природные радионуклиды семейств урана и тория. Таким образом, АЭС при нормальной их эксплуатации являются экологически более чистыми, чем тепловые электростанции.

Наибольшую опасность представляют ТЭС, работающие на угле. Как показали проводившиеся по заказу Еврокомиссии исследования, мелкодисперсная угольная пыль ежегодно приводит к смерти около 300 тысяч европейцев. В России дополнительная смертность от проживания вблизи угольных ТЭС оценивается в 8-10 тыс. человек в год.

5) Полигоны для испытания ядерного оружия

Официально известны четыре ядерных полигона, принадлежащие сверхдержавам: Невада (США, Великобритания), Новая Земля (Россия), Моруроа (Франция), Лобнор (Китай). Кроме того, в СССР интенсивно использовался Семипалатинский полигон, который в настоящее время не функционирует. В результате испытаний ядерного оружия в окружающую среду выбрасываются миллионы радиоактивных веществ. Это приводит к мощной вспышке глобального радиационного фона. Радионуклиды, выброшенные в атмосферу в результате ядерных испытаний, зачастую оседают на поверхность Земли и в океаны.

Также существуют другие источники радиоактивного загрязнения, такие как ядерные взрывы в мирных целях (в скважинах, шахтах), загрязнение морей атомными кораблями (отработанная вода, аварии), аварии искусственных спутников земли и самолетов, хранилища радиоактивных отходов и др. [4, с.143-144; 5]

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. [1]

Влияние радиации на живых существ. Радиация оказывает действие на организмы, лишь начиная с некоторой минимальной, или «пороговой», дозы облучения. Большое количество сведений было получено при анализе результатов применения лучевой терапии для лечения рака. Многолетний опыт позволил медикам получить обширную информацию о реакции тканей человека на облучение. Эта реакция для разных органов и тканей оказалась неодинаковой. Величина же дозы, определяющая тяжесть поражения организма, зависит от того, получает ли ее организм сразу или в несколько приемов. Большинство органов успевает в той или иной степени залечить радиационные повреждения и поэтому лучше переносят серию мелких доз, нежели ту же суммарную дозу облучения, полученную за один прием. Разумеется, если доза облучения достаточно велика, облученный человек погибнет. Во всяком случае, очень большие дозы облучения вызывают настолько серьезное поражения центральной нервной системы, что смерть, как правило, наступает в течение нескольких часов или дней.

При чуть меньших дозах облучения при облучении всего тела поражение ЦНС может оказаться не настолько серьезным, чтобы привести к летальному исходу, однако облученный человек, скорее всего все равно умрет через одну-две недели от кровоизлияний в желудочно-кишечном тракте. При еще меньших дозах может не произойти серьезных повреждений желудочно-кишечного тракта или организм с ними справится, и, тем не менее, смерть может наступить через один-два месяца с момента облучения главным образом из-за разрушения клеток красного костного мозга – главного компонента кроветворной системы организма; от не большой дозы при облучении всего тела умирает примерно половина всех облученных.

Если же облучению подверглось не все тело, а какая-то его часть, то уцелевших клеток костного мозга бывает достаточно для полного возмещения поврежденных клеток. Репродуктивные органы и глаза отличаются повышенной чувствительностью к облучению.

При облучении хрящевой ткани ребенка даже небольшие дозы могут замедлить или вовсе остановить рост костей, что приводит к аномалиям развития скелета. Чем меньше возраст ребенка, тем сильнее подавляется рост костей.

Оказалось также, что облучение мозга ребенка при лучевой терапии может вызвать изменения в его характере, привести к потере памяти. Крайне чувствителен к действию радиации и мозг плода, особенно если мать подвергается облучению между восьмой и пятнадцатой неделями беременности. В этот период у плода формируется кора головного мозга, и существует большой риск того, что в результате облучения матери (например, рентгеновскими лучами) родится умственно отсталый ребенок. Именно таким образом пострадали примерно 30 детей, облученных в период внутриутробного развития во время атомных бомбардировок Хиросимы и Нагасаки.

Большинство тканей взрослого человека относительно малочувствительны к действию радиации. [3, с. 35-37]

Радиация действует и на растения, которые, аккумулируя опреде-ленные химические элементы, изменяют окраску хвои, листьев, цветков и плодов. Это иногда служит, индикаторным признаком при поисках полезных ископаемых. Например, береза и осина в Восточной Сибири накапливает в своей древесине значительные, содержания стронция-90, что приводит к появлению необычной окраски - неестественно зелёного цвета. Сон-трава на южном Урале аккумулирует никель, поэтому ее околоцветник вместо фиолетового цвета становится белым, что указывает на высокие концентрации никеля в почве. В ареале рассеяния урановых месторождений лепестки иван-чая вместо розовых становятся белыми или ярко-пурпуровыми, у голубики плоды вместо темно-синих становятся белыми и т.д. [2, с. 75]

Заключение.

Биосфера как одна из стадий развития географической оболочки сформировалась в условиях естественного радиоактивного фона. Ионизирующая радиация была одним из источников свободной энергии, обусловившей образование органических веществ, необходимых для возникновения жизни на Земле. Именно естественные ионизирующие излучения способствовали формированию биосферы. Поэтому как повышение, так и понижение радиационного фона губительно воздействует на все живое.

Список использованной литературы.

1. Science and Technology. Избранные материалы. Наука. http://www.science-techno.ru/nt/article/ekologiya-kosmosa/page/1

2. В. А. Вронский. Прикладная экология. Ростов н/Д.: Феникс, 1996. - 512 с.

3. Радиация. Дозы, эффекты, риск. Пер. с англ. Ю. А. Банникова. М.: Мир, 1990. - 79 с.

4. Т.А. Акимова, А. П. Кузьмин, В. В. Хаскин. Экология. Природа-Человек-Техника. Под ред. А.П. Кузьмина. М.: Юнити, 2001 – 343с.

5. Ядерная физика в Интернете http://nuclphys.sinp.msu.ru/ecology/ecol/ecol04.htm

6. Словарь экологических терминов и определений, 2010

Код для цитирования: Скопировать