Радіоактивне забруднення навколишнього середовища

Всі види флори та фауни Землі потягом мільойнів років виникали та розвивалися під вливом постійного природного фону й пристосувалися до нього. Але штучно створені радіоактивні речовини, ядерні реактори, устаткування сконцентрували незнані раніше природі обсяги іонізуючого випромінювання, до чого природа виявилася непристосованою.

Нині головними радіоактивними забрудненнями є радіоактивні аерозолі, які потрапляють у атмосферу під час випробування ядерної зброї, аварій на АЕС та радіоактивних виробництвах, а також радіонукліди, що виділяються з радіоактивних відходів, які захоронені на суші і в морі, з відпрацьованих атомних реакторів і устаткування.

Технологічний цикл отримання енергії на атомних електростанціях включає:

- добування, збагачення та переробка уранових руд;

- виготовлення тепловиділяючих елементів;

- отримання ядерної енергії;

- переробка, зберігання та захоронення відпрацьованого палива та радіоактивних відходів.

Найбільш серйозне забруднення середовища пов”язано з роботою заводів по збагаченню та переробці атомної сировини. В земній корі міститься по 0.0003 % ²³⁵U та ²³⁸U. Концентрація урану в природних рудах коливається від 0.1 до 3 %. Тому для його промислового використання необхідне збагачення та переробка уранової руди. Більша частина радіоактивних домішок міститься у СВ, які збираються і зберігаються у герметичних ємностях. Однак, криптон-85, ксенон-133 і частина йоду-131 попадають в атмосферу із випаровувачів, які використовуються для концентрацювання радіоактивних відходів. Трітій і частина продуктів розпаду (стронцій-90, цезій-137, рубідій-106, йод-131) скидаються у ріки та моря, разом з малоактивними рідинами (невеликий завод по виробництву атомного палива щорічно скидає від 500 до 1500 т води, яка містить ізотопи). Для дезактивації радіоактивних відходів до їх повної безпеки необхідний час, який дорівнює приблизно 20 періодам напіврозпаду (це приблизно 640 років для цезію-137 і 490 тис. років для рутенію-239). Навряд чи можна поручитися за герметичність контейнірів, в яких захороняються відходи, протягом такого тривалого часу.

Теоретично, правда, можна створити АЕС з практично нульовим викидом радіоактивних домішок. Але в цьому випадку виробництво енергії на АЕС буде суттєво дорожче, ніж на ТЕС.

За силою та глибиною впливу на організм іонізуюче виромінювання вважається найсильнішим. Різні організми мають неоднакову стійкість до дії радіоактивного випромінювання, навіть клітини одного організму мають різну чутливість.

Коефіцієнт радіаційного ризику для різних тканин (органів) людини внаслідок рівномірного опромінення всього тіла для розрахування ефективної еквівалентної дози мають такі значення:

0.12 –червоний кістковий мозок 0.12 – легені

0.03 –кісткова тканина 0.24 – яєчники та сім”яники

0.15 – молочні залози 0.03 щитовидна залоза

0.31 – інші органи

Під час радіоактивного розпаду виділяється величезна кількість енергії. Ця енергія й викинуті радіоактивні частки різного типу іонізують речовини в тілі організмів, викликаючи сильні зміни (залежно від дози опромінення) в ядрах клітин, порушуючи їх нормальне функціонування.

Найвищої чутливістю характеризуються клітини з дуже високим рівнем відновлювання (процесів поділу). Тканини, де дуже уповільнений поділ клітини, значно стійкіші до радіації (нервові клітини, кістки).

Неоднакову вразливість мають організми різного віку. Чим молодший організм, тим він чутливіший до радіації.

Ще один важливий висновок – чим складніший організм, тим більше він уражається радіацією.

Приклад. Для оцінки токсичності дози вживають поняття середня смертельна доза (ЛД₅₀), коли гине не менше 50 % організмів, які постраждали від отруєння чи радіації. Так ось, внаслідок одноразового опромінення гамма-променями ЛД₅₀ для вірусів і бактерій становить 4500-7000 Гр

Найпростіших (амеби, інфузорії) – 3000-7000 Гр

Водоростей – 180

Молюсків – 120-200

Курей, черепах – 10-15

Жаб, риб, гризунів, собак – 2.5 –10

Мавпи, людина – 3-5 Гр.

При дозі, яка перевищує 10 Гр, людина вмирає, при дозі 7 та 2 Гр смерть настає відповідно в 90 і 10 %, при дозі 1 Гр людина виживає, але зростає вірогідність ракового захворювання, а також повної стерилізації.

Кінцевий результат опромінення (крім віддалених наслідків) залежить не стільки від повної дози, скільки від дії її потужності, тобто часу, протягом якого вона накопичена, а також характеру її розподілу. Це пов”язано з тим, що в живих організмах у відповідь на опромінення включаються захисні механізми системи компенсації, які мають забезпечити стабільність внутрішнього середовища організма (гомеостазу) і відновити зруйновані функції. Результат залежить від співвідношення кількості уражених тканин і захисновідповідної здатності організму.

Ступень виведення радіонуклідів з організму залежить від швидкості біологічного виведення та періоду напіврозпаду цих елементів. Чим молодший організм, тим швидше він очищується від радіонуклідів.

Дослідження, виконані протягом останніх років, свідчать, що будинки, в яких живуть і працюють люди, з одного боку, захищають від зовнішніх радіаційних променів, а з іншого – збільшують загальну дозу опромінення за рахунок радіонуклідів, які містяться всередині приміщень. В дерев”яних будинках потужність радіаційної дози в 2-3 рази менша, ніж у кам”яних та бетонних. А в будинках, споруджених з шлакоблоків (відходи ТЕС), потужність радіаційної дози, як правило, в десятки разів більша, ніж у дерев”яних.

Населення міст, особливо великих, у цьому завжди одержують дози вищі в порівнянні з жителями сільських місцевостей. Найсильніше радіаційних фон у містах підвищують граніти, в яких урану в 2-3 рази більше, торію – в 3-10 разів, ніж у вапняках і пісковиках.

У 1992 році радону було присвячено чимало публікацій у науковій літературі та пресі.

Радон – радіоакивний газ, продукт радіоактивного перетворення урану, торію, радію. Потрапляючи в організм він викликає в третини населення задуху, серцебиття, мігрень, безсоння. Іноді розвиваються злоякісні пухлини в легенях, печенці, селезенці. Цей газ не має кольору, запаху, смаку.

На всіх континентах у багатьох будинках (сотні тисяч) є радон. Він накопичується в приміщеннях, де погана вентиляція, через наявність “ефекту пічної труби”, коли важке, збагачене радоном повітря втяується через щілини, вікна, двері. Крім того, він виділяється з будівельних матералів і конструкцій.

У 1984 році в США було обстежено сотні тисяч будинків, і в багатьох виявлено підвищену концентрацію радону, вплив якого на організм був негативним, аналогічним випаленню 40 сигарет на день. Близько 20 % будинків США мають таку кількість радону в повітрі, що мешкати вних небезпечно. Вчені вважають, що від раку легенів радонового походження в США гине майже 10 тис. чоловік.

Внаслідок обстеження будинків в Росії та Україні в багатьох із них виявлено підвищенну кількість радону, в 2-3 із сотні дози є дуже небезпечними. Вчені стверджують, що близько 70 % дози опромінення населення України від усіх джерел природної радіоактивності припадає на радон. Винуватцем є Український щит – тектонічна структура, яка тягнется з півночі на південь майже посередені України й займає близько 30 % всієї території. Складається цей щит з гранітів й інших кристалічних порід, що мають підвищену радіоактивність.

Як виявилося, природні радіонукліди, що містяться в будівельних матеріалах, можуть бути одним з основних джерел опромінення населення.

З трьох шляхів надходження радіонуклідв у організм (з повітрям, через шкіру та їжею) найбільше значення має вживання з їжею.

Залежно від розподілу в тканинах організму радіонукліди поділяють на:

Йод-131 – щитова залоза

Сірка-35 – шкіра

Кобальт-60 – м”язи

Полоній-210 – шлунок

Рутеній-106 – нирки

Радій-226, цинк-65, стронцій-90, прометій-147, барій-140, торій-234, фосфор-32, вуглеці-14 – кістки

Цезій і стронцій за своїми хімічними властивостями дуже близькі відповідно до калію та кальцію.

Прискорюється виведення цезію-137 з організму зі збільшенням у раціоні калію та натрію.

Стронцій-90 набагато швидше виділяється з організму, якщо часто вживати молоко і продукти, збагачені кальцієм.

Плутоній виводиться з організму дуже повільно, напівперіод його виведення становить 40-100 років, а з скелету він практично не виділяється взагалі.