Радіаційне забруднення

Особливий вид забрудників становлять радіоактивні речовини – відходи атомних реакторів.

Іонізуюче випромінювання

Іонізуючим називається випромінювання, взаємодія якого з молекулами і атомами середовища зумовлює перетворення їх на позитивно і негативно заряджені йони, тобто йонізацію речовини.3 цим поняттям тісно пов’язане поняття радіоактивності.Вона означає самовільне перетворення (розпад) нестійких ядер атомів деяких хімічних елементів, яке призводить до зміни їх протонного і масового чисел. Розпад ядер атомів радіоактивних елементів (радіонуклідів) супроводжується виділенням енергії у вигляді іонізуючого випромінювання. Такі елементи називаються радіоактивними.

У біосфері всюди є природні джерела радіоактивності, і всі живі організми з часу утворення Землі завжди зазнавали природного радіоактивного опромінення.

Розрізняють два види іонізуючого випромінювання – електромагнітне й корпускулярне, що має енергію, достатню для йонізації молекул і атомів речовини. Воно невидиме і може проникати в непрозорі тіла на значну глибину, викликаючи різні зміни в біологічних системах. Тому його називають проникною радіацією. До іонізуючого випромінювання належать також видиме світло та ультрафіолетове випромінювання. Електромагнітне(фотонне) випромінювання – це потік квантів, які відрізняються від радіохвиль інфрачервоного, видимого та ультрафіолетового світла коротшою довжиною хвилі та вищою енергією. Корпускулярне випромінювання – це потік елементарних α-, β-частинок (корпускул).

На живі організми в навколишньому середовищі можуть діяти одночасно кілька джерел іонізуючого випромінювання: 1) природне; 2) штучні радіонукліди; 3) побутові прилади.

Природне випромінювання є складовою частиною біосфери, екологічним фактором, який діє на все живе в природі і створює природний радіаційний фон. Воно утворюється за рахунок трьох джерел: 1) космічного випромінювання; 2) випромінювання зовнішніх земних джерел; 3) випромінювання внутрішніх джерел.

У космічному випромінюванні виділяють галактичне,що надходить до Землі із зірок Галактики, та сонячне,яке зумовлюється активністю Сонця.

Галактичне випромінювання буває первинне –потік частинок високої енергії і вторинне,що утворюється внаслідок взаємодії в атмосфері Землі первинного випромінювання з атомними ядрами її компонентів.

Сонячне випромінювання, яке порівняно з галактичним має низьку енергію, не спричинює помітного збільшення дози випромінювання на поверхні Землі, оскільки значною мірою затримується озоновим шаром атмосфери і розсіюється в ній.

Випромінювання зовнішніх земних джерел визначається радіоактивністю земної кори, води й атмосфери, що залежить від вмісту природних радіоактивних елементів (передусім Урану, Торію, Радону, Карбону, Берилію та ін.).

Вміст природних радіонуклідів у різних місцях Землі дуже варіює. Відповідно змінюється і природний радіаційний фон. Радіоактивність осадових порід, як правило, невисока. Граніт, базальт містять велику кількість радіонуклідів. Дуже багато торію і радію в монацитових пісках, основу яких становить мінерал монацит – фосфат рідкісноземельних елементів переважно групи церію. В регіонах, де є радіоактивні водні джерела, радіаційний фон може набагато перевищувати звичайний природний.

Внутрішніми джерелами випромінювання є радіонукліди, що потрапляють у рослини, організми людей, тварин з повітрям, водою, продуктами харчування, кормами. Практично ці всі елементи є також зовнішніми джерелами випромінювання. Найбільше внутрішнє опромінення спричинюють ²²²Rn, ²²⁰Rn, ⁴⁰К, ¹⁴С, ⁸⁷Rb, ²²⁶Rа, ²¹⁰Ро та ін.

Природний радіаційний фонє тим радіаційним середовищем, у якому існувало й розвивалося все живе на нашій планеті з часу її утворення. Починаючи з минулого століття, він поступово зростає. Причиною цього є діяльність людини, індустріалізація господарства, видобуток із земних надр великої кількості радіонуклідів разом з корисними копалинами (поліметали, нафта, газ, кам’яне вугілля, солі, добрива тощо).

Штучні радіонукліди утворюються під час перебігу ядерних реакцій, які відбуваються під впливом опромінення (бомбардування) звичайних хімічних елементів або їхніх природних ізотопів високоенергетичними частинками (від кількох мільйонів до десятків мільярдів електрон-вольт). Отримано близько 2000 штучних радіоактивних ізотопів 80 хімічних елементів.

Радіонукліди утворюються під час вибуху атомних бомб, роботи ядерних реакторів на АЕС, атомних криголамах та підводних човнах. Враховуючи небезпеку випромінювання, атомну енергетику будують за замкнутим циклом, завдяки чому в навколишнє середовище потрапляє незначна кількість складних для уловлювання радіоактивних речовин. Під час видобутку уранової руди і вилучення з неї урану 99 % породи потрапляє у відвали, спричиняючи лише локальне забруднення середовища ураном, радієм, радоном та ін. Під час роботи ядерних реакторів у навколишнє середовище можуть надходити газоподібні леткі радіонукліди ¹⁴С, ^:3Н, ⁸⁵Кr та ¹²⁹І, які практично можна вловлювати за допомогою спеціальних фільтруючих систем.

Радіоекологічні проблеми виникають у разі порушення технологічних процесів, що супроводжується викидом радіоактивних речовин у навколишнє середовище. Найбільшими як за об’ємом викиду, так і за вмістом у ньому довгоіснуючих радіонуклідів були аварії на сховищі радіоактивних відходів на Південному Уралі (1957 р.) та на Чорнобильській АЕС (1986 р.). Так, четвертим реактором ЧАЕС за офіційними даними було викинуто в навколишнє середовище лише 5 % ядерного палива. Але це призвело до опромінення десятків тисяч людей. Великі території стали практично непридатними для життя. Тому із заражених територій відселено десятки тисяч людей. Підвищення рівня радіації внаслідок радіоактивних опадів спостерігалося за багато тисяч кілометрів від місця аварії.

Поширенню радіонуклідів сприяють вітер, атмосферні опади. Ті з них, що випали на земну поверхню, концентруються в рослинах, ґрунті та воді і через ланцюг живлення потрапляють в організми людей і тварин. Надійшовши у воду, радіонукліди накопичуються в мулових відкладах. 3 часом частина їх розчиняється у воді і забруднює її.

Доза зовнішнього опромінення, що діє на людину, яка перебуває в приміщенні, залежить від двох протидіючих факторів: екранування зовнішнього випромінювання стінами будівель і випромінювання природних радіонуклідів, що містяться в будівельних матеріалах.

Активність радіонуклідувизначається кількістю ядер атомів радіоактивного елемента, які розпадаються за одиницю часу. В системі одиниць СІ (CI) за одиницю радіоактивності прийнято бекерель (Бк). 1 Бк = 1 розпад/с. Позасистемною одиницею, але зручною у користуванні, є кюрі (Кі). 1 Кі = 3,7∙10¹⁰ Бк. 1 Бк = 2,7∙10^-11 Кі.

Чим вища інтенсивність випромінювання, тим більшої шкоди завдає воно організму. Мірою дії будь-якого іонізуючого випромінювання на біологічні об’єкти є величина поглинутої енергії випромінювання, або доза випромінювання, – кількість поглинутої енергії випромінювання одиницею маси опроміненої речовини. В радіобіології розрізняють три види доз:

а) поглинуту –кількість енергії будь-якого випромінювання, що поглинається одиницею маси опромінюваної речовини;

б) експозиційну або фізичну, –кількість рентгенівського або γ-випромінювання, що поглинається одиницею маси повітря;

в) еквівалентну, або біологічну, –що характеризує дію різних видів випромінювання на організм людини. Ії введено для нормування дозових навантажень на людину в разі зовнішніх і внутрішніх опромінень та для прогнозування біологічних наслідків опромінення.

Одиницею поглинутої дози випромінювання в СІ є джоуль на кілограм (Дж/кг), або грей (Гр). Різні види іонізуючого випромінювання чинять на організм різну дію. Так, при однаковій поглинутій дозі α-випромінювання набагато небезпечніше, ніж β- та γ-випромінювання.

Ступінь небезпечності випромінювання для біологічних об’єктів враховано спеціальними коефіцієнтами. Помноживши поглинуту дозу на відповідний коефіцієнт, дістанемо еквівалентну дозу іонізуючого випромінювання. В СІ за еквівалентну дозу прийнято зіверт (Зв). Зіверт дорівнює дозі будь-якого виду йонізуючого випромінювання, що чинить таку саму біологічну дію, як і доза рентгенівського або γ-випромінювання в 1 Гр. Слід також враховувати різну чутливість тканин і органів до еквівалентної дози. Вона залежить від видових особливостей організму.

У біологічному відношенні важливо знати не тільки величину дози, отриману опроміненим об’єктом, а й швидкість її накопичення, оскільки однакова доза, отримана за різні проміжки часу, спричинює неоднакові ураження. Для цього було введено поняття потужності дози.

Потужність дози – це доза випромінювання, отримана об’єктом за одиницю часу. В СІ одиницями потужності поглинутої дози є грей за секунду (Гр/с), експозиційної – ампер на кілограм (А/кг), еквівалентної – зіверт за секунду (Зв/с). Позасистемні одиниці потужності дози: поглинутої – рад за секунду (Рад/с), експозиційної – рентген за секунду (Р/с), еквівалентної – бер за секунду (Бер/с). 1 Зв/с = 100 Бер/с.

Залежно від виду випромінювання, дози і способу опромінення можна спостерігати різні реакції організму на променеву дію: від прискорення росту і розвитку до його загибелі.

Потужність дози, яку поглинає організм людини всередині житлових приміщень, у різних регіонах коливається від 42 до 112 нГр/год.

Вплив радіоактивного випромінювання на організм людини визначається сумарними дозами від 10 до 0,01 Зв. Дози, менші за 1,0 Зв, вважаються безпечними, проте стосовно радіації в будь-якому випадку слід дотримуватись принципу максимальної обережності. В умовах природної радіації 0,7-1,1 мЗв/рік людина з біологічного погляду розвивається без відхилень, у кожному разі даних про її негативний вплив немає. Найвищі індивідуальні дози опромінення дає медична апаратура, серед якої переважають засоби рентгенодіагностики. При цьому річна доза опромінення однієї людини становить 0,5-1,0 мГр.

Сучасні телевізори за умов нормальної експлуатації і правильного обслуговування випромінюють енергії не більше допустимих норм.

Побутові електронні та електричні прилади, керамічні і скляні вироби, що містять уран або торій, випромінюють незначну дозу енергії. За даними наукового комітету ООН з дії радіації, середньорічна доза від цих джерел не перевищує 10 мкГр.

Усі викладені вище питання про природу і дію іонізуючого випромінювання на живі організми, поширення радіоактивних речовин у біосфері, про те, як вони проникають у рослини, організми тварин і людини, вивчає галузь біології, що дістала назву радіобіології, та її самостійний розділ – радіоекологія.

Дата добавления: 2014-12-07