Radioaktīvā piesārņojuma veidi, cēloņi, sekas, profilakse, ārstēšana un piemēri
The radioaktīvo piesārņojumu to definē kā nevēlamu radioaktīvu elementu iekļaušanu vidē. Tas var būt dabisks (radioizotopi, kas atrodas vidē) vai mākslīgi (cilvēku radīti radioaktīvie elementi)..
Radioaktīvā piesārņojuma cēloņi ir kodolizmēģinājumi, kas tiek veikti karojošiem mērķiem. Tie var radīt radioaktīvas lietus, kas ceļo vairākus kilometrus pa gaisu.
Nelaimes gadījumi kodolspēkstacijās enerģijas iegūšanai ir vēl viens galvenais radioaktīvā piesārņojuma cēlonis. Daži piesārņojuma avoti ir urāna raktuves, medicīniskā darbība un radona ražošana.
Šāda veida vides piesārņojums rada nopietnas sekas videi un cilvēkiem. Tas ietekmē ekosistēmu trofiskās ķēdes, un cilvēkiem var būt nopietnas veselības problēmas, kas izraisa viņu nāvi.
Radioaktīvā piesārņojuma galvenais risinājums ir profilakse; radioaktīvo atkritumu apstrādei un uzglabāšanai, kā arī nepieciešamajam aprīkojumam ir jābūt drošības protokoliem.
Starp vietām ar lielām radioaktivitātes piesārņojuma problēmām ir Hirosima un Nagasaki (1945), Fukušima (2011) un Černobiļa Ukrainā (1986). Visos gadījumos iedarbība uz pakļauto cilvēku veselību ir bijusi nopietna un izraisījusi daudzus nāves gadījumus.
Indekss
- 1 Radiācijas veidi
- 1.1. Alfa starojums
- 1.2 Beta starojums
- 1.3. Gamma starojums
- 2 Radioaktīvā piesārņojuma veidi
- 2.1
- 2.2 Mākslīgā
- 3 Cēloņi
- 3.1. Kodolizmēģinājumi
- 3.2. Kodolenerģijas ģeneratori (kodolreaktori)
- 3.3. Radioloģiskie negadījumi
- 3.4. Urāna ieguve
- 3.5 Medicīniskā darbība
- 3.6. Radioaktīvie materiāli dabā
- 4 Sekas
- 4.1 Par vidi
- 4.2 Par cilvēkiem
- 5 Novēršana
- 5.1 Radioaktīvie atkritumi
- 5.2. Atomelektrostacijas
- 5.3 Personāla, kas strādā ar radioaktīviem elementiem, aizsardzība
- 6 Ārstēšana
- 7 Vietas, kas piesārņotas ar radioaktivitāti
- 7.1. Hirosima un Nagasaki (Japāna)
- 7.2 Černobiļa (Ukraina)
- 7.3 Fukushima Daiichi (Japāna)
- 8 Atsauces
Radiācijas veidi
Radioaktivitāte ir parādība, ar kuru dažas struktūras emitē enerģiju daļiņu (korpusu starojuma) vai elektromagnētisko viļņu veidā. To ražo tā sauktie radioizotopi.
Radioizotopi ir tā paša elementa atomi, kuriem ir nestabils kodols, un tiem ir jāizdala, līdz tie sasniedz stabilu struktūru. Kad tie izjaucas, atomi emitē enerģiju un daļiņas, kas ir radioaktīvas.
Radioaktīvo starojumu sauc arī par jonizāciju, jo tas var izraisīt atomu un molekulu jonizāciju (elektronu zudumu). Šie starojumi var būt trīs veidu:
Alfa starojums
Daļiņas izdalās no jonizētiem hēlija kodoliem, kas var pārvietoties ļoti īsos attālumos. Šo daļiņu iekļūšanas spēja ir neliela, tāpēc tās var apstādināt ar papīra lapu.
Beta starojums
Tiek izdalīti elektroni, kuriem ir liela enerģija protonu un neitronu sabrukuma dēļ. Šāda veida starojums spēj ceļot vairākus metrus, un to var apturēt ar stikla, alumīnija vai koka plāksnēm.
Gammas starojums
Tas ir elektromagnētiskais starojums ar augstu enerģiju, kas nāk no atomu kodola. Kodols iet no ierosināta stāvokļa uz zemāku enerģijas līmeni un atbrīvojas elektromagnētiskais starojums.
Gamma starojumam ir augsta caurlaidspēja un var ceļot simtiem metru. Lai to apturētu, ir nepieciešamas vairāku centimetru svina vai līdz 1 metra betona plāksnes.
Radioaktīvā piesārņojuma veidi
Radioaktīvo piesārņojumu var definēt kā nevēlamu radioaktīvu elementu iekļaušanu vidē. Radioizotopi var būt ūdenī, gaisā, zemē vai dzīvās būtnēs.
Saskaņā ar radioaktivitātes izcelsmi radioaktīvais piesārņojums ir divu veidu:
Dabas
Šāda veida piesārņojums rodas no dabā sastopamiem radioaktīviem elementiem. Dabiskā radioaktivitāte nāk no kosmiskiem stariem vai no zemes garozas.
Kosmisko starojumu veido daļiņas ar augstu enerģiju, kas nāk no kosmosa. Šīs daļiņas rodas, kad notiek supernovas sprādzieni, zvaigznēs un Saulē.
Kad radioaktīvie elementi sasniedz Zemi, tos novirza planētas elektromagnētiskais lauks. Tomēr polos aizsardzība nav ļoti efektīva un var iekļūt atmosfērā.
Vēl viens dabas radioaktivitātes avots ir zemes garozā esošie radioizotopi. Šie radioaktīvie elementi ir atbildīgi par planētas iekšējās siltuma saglabāšanu.
Zemes segas galvenie radioaktīvie elementi ir urāns, torijs un kālijs. Zeme ir zaudējusi elementus ar īsu radioaktīvo periodu, bet citi dzīvo miljardos gadu. Pēdējais ir urāns235, urāns238, torijs232 un kāliju40.
Urāns235, urāns238 un toriju232 tie veido trīs radioaktīvos kodolus, kas atrodas putekļos, kas rada zvaigznes. Šīs bojājošās radioaktīvās grupas rada citus elementus ar īsāku pusperiodu.
No urāna sabrukuma238 veidojas radijs un no šī radona (gāzveida radioaktīvais elements). Radons ir galvenais radioaktīvā piesārņojuma avots.
Mākslīgā
Šo piesārņojumu rada cilvēku darbība, piemēram, medicīna, ieguve, rūpniecība, kodolizmēģinājumi un elektroenerģijas ražošana.
1895. gadā vācu fiziķis Roëntgen nejauši atklāja mākslīgo starojumu. Pētnieks konstatēja, ka rentgenstari bija elektromagnētiskie viļņi, ko izraisīja elektronu sadursme vakuuma caurulē.
Mākslīgie radioizotopi tiek ražoti laboratorijā pēc kodolreakciju rašanās. 1919. gadā pirmo mākslīgo radioaktīvo izotopu ražoja no ūdeņraža.
Mākslīgie radioaktīvie izotopi tiek ražoti no bombardēšanas ar neitroniem uz dažādiem atomiem. Tie, nonākot kodolos, spēj tos destabilizēt un uzlādēt tos ar enerģiju.
Mākslīgajai radioaktivitātei ir daudz pielietojumu dažādās jomās, piemēram, medicīnā, rūpniecībā un karadarbībā. Daudzos gadījumos šie radioaktīvie elementi tiek kļūdaini izlaisti vidē, radot nopietnas piesārņojuma problēmas.
Cēloņi
Radioaktīvais piesārņojums var rasties no dažādiem avotiem, parasti radioaktīvo elementu nepareizas izmantošanas dēļ. Daži no biežākajiem iemesliem ir minēti zemāk.
Kodolizmēģinājumi
Tas attiecas uz dažādu eksperimentālu kodolieroču detonāciju, galvenokārt militāro ieroču attīstībai. Ir veikti arī kodolieroču sprādzieni, lai izrakt urbumus, izdalītu degvielu vai izveidotu dažas infrastruktūras.
Kodolizmēģinājumi var būt atmosfēras (Zemes atmosfērā) stratosfēras (ārpus planētas atmosfēras), zemūdens un pazemes. Atmosfēras ir visvairāk piesārņojošas, jo tās rada lielu daudzumu radioaktīvu lietu, kas izkliedējas vairākos kilometros.
Radioaktīvās daļiņas var piesārņot ūdens avotus un sasniegt zemi. Šī radioaktivitāte var sasniegt dažādus trofiskos līmeņus caur pārtikas ķēdēm un ietekmēt kultūras un tādējādi sasniegt cilvēku.
Viens no galvenajiem netiešā radioaktīvā piesārņojuma veidiem ir piens, kas var ietekmēt bērnu populāciju.
Kopš 1945. gada visā pasaulē ir veikti aptuveni 2000 kodolizmēģinājumu. Īpašajā Dienvidamerikas gadījumā radioaktīvie nokrišņi galvenokārt skāra Peru un Čīli.
Kodolenerģijas ģeneratori (kodolreaktori)
Daudzas valstis tagad izmanto kodolreaktorus kā enerģijas avotu. Šie reaktori rada ķēdes kontrolētas kodolreakcijas, parasti ar kodola skaldīšanu (atomu kodola plīsums)..
Piesārņojums galvenokārt rodas radioaktīvo elementu noplūdes dēļ no atomelektrostacijām. Vides problēmas, kas saistītas ar atomelektrostacijām, ir bijušas kopš 1940. gadu vidus.
Ja kodolreaktoros rodas noplūdes, šie piesārņotāji var pārvietoties pa simtiem kilometru pa gaisu, kas ir radījis ūdens, zemes un pārtikas avotu piesārņojumu, kas ir ietekmējis tuvējās kopienas..
Radioloģiskie negadījumi
Tās parasti rodas saistībā ar rūpnieciskām darbībām, jo radioaktīvie elementi nav pietiekami apstrādāti. Dažos gadījumos operatori pareizi neizmanto iekārtas un var radīt noplūdes vidē.
Var radīt jonizējošu starojumu, kas var kaitēt nozares darbiniekiem, iekārtām vai nonākt atmosfērā.
Urāna ieguve
Urāns ir elements, kas atrodams dabīgos nogulsnēs dažādās planētas vietās. Šo materiālu plaši izmanto kā izejvielu enerģijas ražošanai atomelektrostacijās.
Veicot šo urāna atradņu izmantošanu, tiek radīti radioaktīvie atlikumi. Izgatavotie atkritumi tiek izvadīti uz virsmas, kur tie uzkrājas, un tos var izkliedēt vējš vai lietus.
Radītie atkritumi rada lielu gamma starojuma daudzumu, kas ir ļoti kaitīgs dzīvajām būtnēm. Tāpat tiek radīts augsts radona līmenis, un ūdens avotu piesārņojums pie ūdens līmeņa var rasties, izskalojot.
Radons ir galvenais piesārņojuma avots šo raktuvju darbiniekiem. Šo radioaktīvo gāzi var viegli ieelpot un ieelpot elpceļus, radot plaušu vēzi.
Medicīniskā darbība
Dažādos kodolmedicīnas lietojumos tiek ražoti radioaktīvie izotopi, kas pēc tam jāiznīcina. Laboratorijas materiāli un notekūdeņi parasti ir piesārņoti ar radioaktīviem elementiem.
Līdzīgi arī staru terapijas iekārtas var radīt radioaktīvu piesārņojumu gan operatoriem, gan pacientiem.
Radioaktīvie materiāli dabā
Radioaktīvos materiālus dabā (NORM) parasti var atrast vidē. Parasti tie nerada radioaktīvu piesārņojumu, bet dažādas cilvēku darbības mēdz tos koncentrēt un kļūst par problēmu.
Daži NORM materiālu koncentrācijas avoti ir minerālu ogļu sadedzināšana, naftas produkti un mēslošanas līdzekļu ražošana.
Atkritumu sadedzināšanas un dažādu cieto atkritumu vietās var uzkrāties kālijs40 un radons226. Vietās, kur galvenā ogle ir galvenā ogle, rodas arī šie radioizotopi.
Fosfors, ko izmanto kā mēslošanas līdzekli, satur augstu urāna un torija līmeni, bet radons un svins uzkrājas naftas rūpniecībā.
Sekas
Par vidi
Ūdens avoti var būt piesārņoti ar radioaktīviem izotopiem, kas ietekmē dažādas ūdens ekosistēmas. Tāpat šos piesārņotos ūdeņus patērē dažādi skartie organismi.
Ja notiek augsnes piesārņojums, tie kļūst nabadzīgi, zaudē auglību un tos nevar izmantot lauksaimniecības darbībās. Turklāt radioaktīvais piesārņojums ietekmē trofiskās ķēdes ekosistēmās.
Tādējādi augi ir piesārņoti ar radioizotopiem caur augsni, un tie nonāk zālēdājiem. Šie dzīvnieki var ciest mutācijas vai mirst radioaktivitātes dēļ.
Predatorus ietekmē samazināta pārtikas pieejamība vai piesārņojums, patērējot dzīvniekus ar radioizotopiem.
Par cilvēkiem
Jonizējošais starojums var izraisīt letālu kaitējumu cilvēkiem. Tas notiek tāpēc, ka radioaktīvie izotopi bojā DNS, kas veido šūnas, struktūru.
Šūnās notiek gan DNS, gan tajā esošā ūdens radiolīze (radiācijas sadalīšanās). Tas izraisa šūnu nāvi vai mutāciju rašanos.
Mutācijas var izraisīt dažādas ģenētiskas novirzes, kas var izraisīt iedzimtus defektus vai slimības. Visbiežāk sastopamās slimības ir vēzis, īpaši vairogdziedzera vēzis, jo tas nosaka jodu.
Var ietekmēt arī kaulu smadzenes, kas izraisa dažāda veida anēmiju un pat leikēmiju. Arī imūnsistēmu var vājināt, padarot to jutīgāku pret baktēriju un vīrusu infekcijām.
Cita starpā sekas ir radioaktivitātei pakļauto mātes augļu neauglība un anomālijas. Bērniem var būt mācīšanās problēmas, izaugsme, kā arī mazi smadzenes.
Dažreiz bojājumi var izraisīt šūnu nāvi, kas ietekmē audus un orgānus. Ja tiek ietekmēti būtiski orgāni, var rasties nāve.
Profilakse
Radioaktīvo piesārņojumu ir ļoti grūti kontrolēt, tiklīdz tas notiek. Tāpēc centieniem jākoncentrējas uz profilaksi.
Radioaktīvie atkritumi
Radioaktīvo atkritumu apsaimniekošana ir viens no galvenajiem profilakses veidiem. Tie jāizstrādā, ievērojot drošības noteikumus, lai izvairītos no cilvēku, kas tos manipulē, inficēšanās.
Radioaktīvie atkritumi ir jāatdala no citiem materiāliem un jācenšas samazināt tā apjomu, lai to varētu vieglāk apstrādāt. Dažos gadījumos šo atkritumu apstrāde tiek veikta, lai tos pārveidotu par manipulējamām cietām formām.
Pēc tam radioaktīvie atkritumi jānovieto piemērotos konteineros, lai novērstu tā piesārņošanu vidē.
Konteineri tiek glabāti izolētās vietās ar drošības protokoliem vai arī tos var apglabāt dziļi jūrā.
Kodolspēkstacijas
Viens no galvenajiem radioaktīvā piesārņojuma avotiem ir atomelektrostacijas. Tāpēc ir ieteicams, ka tie tiek būvēti vismaz 300 km attālumā no pilsētas centriem.
Svarīgi ir arī tas, ka atomelektrostaciju darbinieki ir atbilstoši apmācīti rīkoties ar iekārtām un izvairīties no negadījumiem. Tāpat ir ieteicams, ka cilvēki, kas atrodas blakus šiem objektiem, zina iespējamos riskus un rīcības veidus kodolavārijas gadījumā..
Radioaktīvo elementu personāla aizsardzība
Visefektīvākais radioaktīvā piesārņojuma novēršana ir personāla apmācība un atbilstoša aizsardzība. Tas jāsasniedz, lai samazinātu cilvēku iedarbības laiku uz radioaktivitāti.
Telpām jābūt konstruētām atbilstoši, izvairoties no porām un plaisām, kurās var uzkrāties radioizotopi. Jums jābūt labām ventilācijas sistēmām ar filtriem, kas novērš atkritumu izplūdi vidē.
Darbiniekiem jābūt atbilstošai aizsardzībai, piemēram, ekrāniem un aizsargapģērbam. Turklāt drēbes un izmantotās iekārtas periodiski jānotīra.
Ārstēšana
Ir daži pasākumi, ko var veikt, lai mazinātu radioaktīvā piesārņojuma simptomus. Tie var ietvert asins pārliešanu, imūnsistēmas pastiprināšanu vai kaulu smadzeņu transplantāciju.
Tomēr šīs terapijas ir paliatīvās, jo ir ļoti grūti novērst radioaktivitāti no cilvēka ķermeņa. Tomēr pašlaik notiek ārstēšana ar helātu veidojošām molekulām, kas var izolēt radioizotopus organismā.
Helāti (netoksiskas molekulas) saistās ar radioaktīviem izotopiem, veidojot stabilus kompleksus, kurus var izvadīt no organisma. Viņi ir spējuši sintezēt helātus, kas spēj novērst līdz pat 80% piesārņojuma.
Vietas, kas piesārņotas ar radioaktivitāti
Tā kā kodolenerģija tiek izmantota dažādās cilvēka darbībās, ir notikušas dažādas radioaktīvas avārijas. Lai skartie cilvēki zinātu šo problēmu nopietnību, ir izveidots kodolavāriju apjoms.
Starptautiskā kodolavārijas skala (INES) tika ierosināta Starptautiskajā Atomenerģijas organizācijā 1990. gadā. INES skala ir no 1 līdz 7, kur 7 norāda uz nopietnu avāriju.
Nopietnākie radioaktīvā piesārņojuma piemēri ir minēti turpmāk.
Hirosima un Nagasaki (Japāna)
Kodolieroču bumbas sāka attīstīties 20. gadsimta 40. gados, pamatojoties uz Alberta Einšteina pētījumiem. Šos kodolieročus ASV izmantoja Otrā pasaules kara laikā.
1945. gada 6. augustā virs Hirosimas pilsētas eksplodēja urāna bagātināta bumba. Tas radīja aptuveni 300 000 ° C karstuma vilni un lielu gamma starojuma pārrāvumu.
Pēc tam notika radioaktīvais nokrišņi, ko izkaisīja vējš, kas radīja piesārņojumu lielākam attālumam. Apmēram 100 000 cilvēku nomira sprādzienā un 10 000 vairāk turpmākajos gados sakarā ar radioaktivitātes ietekmi..
1945. gada 9. augustā Nagasaki pilsētā eksplodēja otrs kodolspēks. Šī otrā bumba tika bagātināta ar plutoniju un bija spēcīgāka par Hirosimas.
Abās pilsētās sprādziena izdzīvojušie parādīja daudzas veselības problēmas. Tādējādi vēža risks iedzīvotāju vidū no 1958. līdz 1998. gadam palielinājās par 44%.
Pašlaik vēl pastāv šo sūkņu radioaktīvā piesārņojuma sekas. Tiek uzskatīts, ka dzīvo vairāk nekā 100 000 cilvēku, kurus skārusi radiācija, tostarp tie, kas bija dzemdē.
Šajā populācijā ir augsts leikēmijas, sarkomas, karcinomas un glaukomas līmenis. Bērnu grupa, kas pakļauta dzemdes starojumam, parādīja hromosomu aberācijas.
Černobiļa (Ukraina)
Tā tiek uzskatīta par vienu no nopietnākajām kodolavārijām vēsturē. Tas notika 1986. gada 26. aprīlī atomelektrostacijā, un tas ir INES 7. līmenis.
Darbinieki veica testu, kas imitē jaudas samazinājumu, un viens no reaktoriem bija pārkarsēts. Tas izraisīja ūdeņraža eksploziju reaktorā un atmosfērā tika izmesti vairāk nekā 200 tonnas radioaktīvo materiālu.
Sprādziena laikā nomira vairāk nekā 30 cilvēku un radioaktīvais nokrišņi izplatījās vairākos kilometros. Tiek uzskatīts, ka radioaktivitātes rezultātā miruši vairāk nekā 100 000 cilvēku.
Dažādu vēža veidu izplatības līmenis skartajos Baltkrievijas un Ukrainas apgabalos palielinājās par 40%. Viens no visbiežāk sastopamajiem vēža veidiem ir vairogdziedzera vēzis, kā arī leikēmija.
Ir novēroti arī apstākļi, kas saistīti ar elpošanas un gremošanas sistēmām radioaktivitātes dēļ. Bērniem, kas bija dzemdē, vairāk nekā 40% bija imunoloģiski trūkumi.
Ir bijušas arī ģenētiskas anomālijas, palielinātas reproduktīvās un urīnceļu sistēmas slimības, kā arī priekšlaicīga novecošana.
Fukushima Daiichi (Japāna)
Šis negadījums bija rezultāts 9 zemestrīcei, kas 2011. gada 11. martā satricināja Japānu. Pēc tam notika cunami, kas deaktivizēja trīs Fukušimas atomelektrostacijas reaktoru dzesēšanas un elektroenerģijas sistēmas..
Reaktoros radušies vairāki sprādzieni un ugunsgrēki un radīti radiācijas filtri. Šis negadījums sākotnēji tika klasificēts kā 4. līmenis, bet tā seku dēļ tas vēlāk tika paaugstināts līdz 7. līmenim.
Lielākā daļa radioaktīvā piesārņojuma nonāca ūdenī, galvenokārt jūrā. Pašlaik šajā rūpnīcā ir lielas tvertnes piesārņotam ūdenim.
Tiek uzskatīts, ka šie piesārņotie ūdeņi apdraud Klusā okeāna ekosistēmas. Viens no traucējošākajiem radioizotopiem ir cēzijs, kas viegli pārvietojas ūdenī un var uzkrāties bezmugurkaulniekos..
Sprādziens neradīja tiešus nāves gadījumus pret radiāciju un radioaktivitātes iedarbības līmenis bija zemāks nekā Černobiļas iedarbība. Tomēr daži darbinieki dažu dienu laikā pēc avārijas iesniedza izmaiņas DNS.
Tāpat ir konstatētas ģenētiskās izmaiņas dažās radiācijas iedarbībai pakļautu dzīvnieku populācijās.
Atsauces
- Greenpeace International (2006) Černobiļas katastrofa, sekas cilvēku veselībai. Kopsavilkums 20 lpp.
- Hazra G (2018) Radioaktīvais piesārņojums: pārskats. Holistiskā pieeja videi 8: 48-65.
- Pérez B (2015) Pētījums par dabisko radioaktīvo elementu radīto vides piesārņojumu. Promocijas darbs, lai pieteiktos fizikas bakalaura grādam. Peru zinātnes un inženierzinātņu fakultāte. Lima, Peru. 80 lpp
- Osores J (2008) Vides radioaktīvais piesārņojums neotropikā. Biologs 6: 155-165.
- Siegel un Bryan (2003) Radioaktīvā piesārņojuma vides ģeoķīmija. Sandia National Laboratories, Albuquerque, ASV. 115 lpp.
- Ulrich K (2015) Fukušimas ietekme, kodolenerģijas nozares kritums. Greenpeace ziņojums. 21 lpp.