Радиоактивное загрязнение среды

Так исторически сложилось, что в общественном сознании сформировалось неадекватное восприятие техногенных рисков различной природы. В настоящее время существует устойчивый стереотип, согласно которому основными источниками поступления естественных радионуклидов (ЕРН) на поверхность Земли считаются урановые рудники и атомный энергетический комплекс с его ядерными реакторами.
Однако более детальное знакомство с проблемой свидетельствует о том, что атомная энергетика в современном мире дает всего лишь не более 0.1% от всей дозы облучения людей на Земле. На порядок больше вклад в радиоактивное облучение привносят выбросы ТЭС и ТЭЦ, работающих на органическом топливе – угле, сланце, нефти, которые, наряду с другими энергетическими предприятиями, работающими на этом же топливе, являются самым мощным источником поступления радионуклидов (РН), и в частности радона, в атмосферу. Так, по данным многочисленных исследований, выбросы газообразных радиоактивных изотопов ²²⁰Rn и ²²²Rn, не улавливаемых действующими системами очистки ТЭС, составляют в среднем за год около 6∙10¹⁰ Бк/ГВт (эл.). К этому следует добавить, что согласно проведенной оценке, количество извлекаемых при добыче угля ЕРН в Российской Федерации превышает количество извлекаемых ЕРН при эксплуатации урановых месторождений. При сжигании угля, даже у современных ТЭС, работающих на угле с содержанием золы не более 10 % и оборудованных фильтрующей системой, позволяющей задерживать 97.5 % золы, РН практически полностью попадают во внешнюю среду. В результате, удельная активность выбросов ТЭС в 5-10 раз выше, чем для АЭС.
В этом контексте исключительное значение в характере и особенностях реакции общества, средств массовой информации (СМИ) и тем более пострадавшего населения приобретают радиационные аварии на атомных объектах и особенно те из них, которые сопровождаются выбросами и сбросами радиоактивных материалов в окружающую среду. Подобного рода аварии, если они квалифицируются как крупномасштабные, приводят к радиоактивному загрязнению больших территорий и, следовательно, вовлечению в орбиту их влияния значительных контингентов населения. Реакции на такого рода аварии и, особенно на их радиологические последствия со стороны общества, политиков, СМИ и пострадавшего населения продолжаются в течение десятилетий. Так, например, катастрофа на Чернобыльской АЭС, без преувеличения всколыхнула все человечество, и память об этой трагедии, вне всякого сомнения, будет жить в сознании не одного поколения людей. Безусловно, наибольший ущерб окружающей среде в плане радиоактивного загрязнения наносят аварии на объектах ядерного комплекса и ядерные взрывы в атмосфере. Что касается аварий, то, по-видимому, вследствие более внимательного отношения к ядерной отрасли, как общественности, так и специалистов, их число относительно не велико.

Рис. 5.21. Процентная доля облучения тела человека дозами ионизирующего излучения, получаемыми от различных источников.

Из официальных источников известно, что за все время использования атомной энергетики в мире официально зафиксировано около 150 аварийных случаев выбросов радионуклидов в биосферу, но только 11 значительных аварий, из которых 4 связаны с работой АЭС. При этом основная часть из них была обусловлена не столь самой атомной энергетикой, сколько человеческим фактором, а на первых порах – не полным пониманием процессов, происходящих в ходе ядерных превращений.

Рис. 5.22. Накопление радиоизотопов ⁹⁰Sr и ¹³⁷Cs в пищевой цепи (по Дж. Митчеллу).

После ядерных взрывов, аварий на АЭС или объектах, связанных с ядерным производством, на поверхность Земли или дна океана оседают пылеватые частицы, называемые радиоактивными осадками. Характер их зависит от типа ядерного устройства. В случае атомного взрыва происходит расщепление урана или плутония и образование радиоактивных продуктов распада. При термоядерном взрыве (водородное оружие) синтезируются легкие ядра (дейтерий + тритий) с образованием более тяжелых элементов. При этом продуктов радиоактивного распада образуется немного (главным образом за счет распада ядерного детонатора), но выделяется большое количество нейтронов, которые, действуя на нерадиоактивные окружающие вещества, превращают их в источники радиации (наведенная радиоактивность).
Вследствие очень высоких температур, реализующихся при ядерных взрывах, радионуклиды часто спекаются с окружающими частицами поднятого грунта и образуют шарики различных размеров, состоящие в основном из кремнистого и глиноземистого материала нерастворимого в воде. Эта радиоактивная пыль, покрывая траву, листья деревьев и кустарников, включается затем в пищевые цепи и попадает в организм животных и человека (рис.5.22).
Мельчайшие радиоактивные частицы перемещаются ветром от места взрыва и покрывают большие площади. Кроме того, при радиоактивном распаде образуется эманация (радиоактивные газы), которая может переноситься на значительные расстояния и затем давать твердые радиоизотопы. Последние зачастую обнаруживаются в пищевых цепях на расстоянии в сотни километров от эпицентра взрыва.
В случаях особо мощных взрывов происходит глобальное загрязнение атмосферы радиоизотопами и выпадение радиоактивных осадков по всей поверхности планеты. Обычно количество радиоактивных осадков бывает пропорционально степени влажности климата, поскольку мельчайшие радиоактивные частицы возвращаются на поверхность Земли, в основном с дождями и снегом. Так, после аварии на Чернобыльской АЭС на площади 50 000 км² вокруг места взрыва выпали радиоактивные осадки (состоящие в основном из йода, цезия, стронция и плутония) активностью 31·10⁶ Ки, что составляет всего 3/5% от суммарного выделения радиоактивных продуктов. Основная же часть радиоактивных веществ была унесена радиоактивным облаком на большие расстояния, что обусловило глобальное повышение радиационного фона в атмосфере планеты.
В случае поступления радиоактивных изотопов в окружающую среду со скоростью превышающей их распад, они постепенно накапливаются в почве, морских и континентальных осадках, воде и воздухе, а затем и в живых организмах. Отношение содержания радиоактивного изотопа в организме к содержанию его в окружающей среде называют коэффициентом накопления (K).
Радиоактивные изотопы в химическом отношении ведут себя аналогично стабильным, поэтому накопление их в организмах связано с химическими, а не физическими причинами. Коэффициент накопления может достигать огромных величин. К примеру, при концентрации фосфора в воде 0.00003 мг/г, количество его в желтке уток, обитающих в данном бассейне, может достигать 6 мг/г (K = 200 000). Концентрация радиоактивного йода в щитовидной железе зайца может быть в 500 раз выше, чем в растениях, которыми он питается.
Несмотря на то, что процесс приготовления пищи частично защищает человека от загрязнителей, длительное питание продуктами, загрязненными радионуклидами, приводит к накоплению последних в организме. Радиоактивное загрязнение биосферы вызывает множество заболеваний у человека и в первую очередь лейкемию, обязанную ⁹⁰Sr, который, отлагаясь в костях, нарушает процесс образования эритроцитов.