Техногенный радиационный фон




Искусственная (глобальная) концентрация фоновых радионуклидов при добыче и сжигании топлив, переработке руд, производстве и использовании строительных материалов резко меняет фоновое распределение радиоактивности среды. Наиболее массивны загрязнения такого типа калием (40К), ураном 238U), торием (32Тh) от тепловых электростанций: сжигание многозольного угля сопровождается последующим выбросом сконцентрированных радионуклидов в атмосферу.

Официальное содержание радионуклидов в угле принято равным 50, 20 и 10 Бк/кг соответственно для калия (40К), урана 238U), тория 232Th). В реальных топливах концентрация излучателей достигает 320 - 520 Бк/кг (по урану). На планете ежегодно сжигается 3700 Мт угля, что вносит около 0,02 % в естественные лучевые нагрузки на население планеты в целом при преимущественном облучении жителей городов средних и северных широт. Сжигание жидких (углеводородных) топлив в двигателях внутреннего сгорания значительно дополняет аэрозольный состав воздуха городов 14С, 40К.

Наиболее велика здесь радиационная агрессивность нитрофоса, фосфата аммония, фосфоритной муки, активность которых превышает 50 Бк/кг при максимальном участии в формировании доз от α-излучателей, радионуклидов с максимальной биологической эффективностью.

Близкая по составу и спектру видоизмененных воздействий радиоактивность формируется при сжигании угля. Максимальное содержание наиболее агрессивных радионуклидов регистрируется в угольной золе.

Помимо глобальных видоизмененных радиационных воздействий определенный вклад в дополнительные экосистемных лучевые нагрузки вносят металлургические предприятия, расположенные практически во всех крупных индустриальных городах страны.

К собственно техногенным экологически новейшим излучателям от начальных почвенных каналов экосистемой миграции, клеточных мембран до популяционного распределения доз, меняющим энергетические спектры и распределение радиационного фактора, относятся радионуклиды ядерно-энергетического происхождения. Основными источниками равномерного (фонового) включения искусственной радиоактивности в состав среды, завершившими переход фактора лабораторной случайности в разряд современных экосистемных воздействий, явились испытания ядерного оружия, послужившие причиной относительно равномерного рассеивания радионуклидов (радиоактивных осадков) в Северном полушарии планеты. В период с 1945 по 1991 г. общее число ядерных взрывов на нашей планете составило 2059, в том числе 508 в атмосфере. Наибольшее количество таких взрывов, соответственно 1085 и 205, произведено в США. На втором месте Россия (СССР) - 715 и 215. Франция осуществила 182 взрыва (45 в атмосфере). Великобритания и Китай - соответственно 42 и 35 (21 и 22 в атмосфере).

После принятия моратория на проведение испытаний ядерного оружия отдельные взрывы были осуществлены в Индии и Пакистане - странах, не присоединившихся к мораторию.

Второе место занимают ядерные реакторы энергетического (АЭС) назначения, вырабатывающие до 30 % электроэнергии мира, и исследовательские реакторы, относительно равномерно рассредоточенные в странах Северной Америки, Азии, Европы. В настоящее время в мире функционируют более 500 ядерно-энергетических блоков АЭС, из которых 163 - в странах Западной Европы, 121 - в США и 45 - в России.

Расчеты показывают, что суммарная активность среды от АЭС, равномерно распределенная на Евразийском и Американских континентах, при нормальном 10-летнем режиме работ действующих ядерных энергетических установок будет pавнa относительно локальному загрязнению среды от Чернобыльской АЭС. Газо-аэрозольные выбросы дополняются жидкими и твердыми отходами энергетических циклов АЭС, требующими последующего захоронения. Суммарное накопленное количество таких отходов в России достигает 200 тыс. м3. Захоронение таких излучателей без риска последующего включения в состав и метаболизм экосистем представляет серьезную, не решенную окончательно проблему.

Основными долгоживущими радионуклидами, входящими в состав наиболее массивных радиоактивных загрязнений среды ядерно-энергетического происхождения, независимо от разновидностей источников, являются цезий (137CS), стронций (9°Sr), с крайне незначительным вкладом плутония 239Pu и 240Pu). Скорость распада этих радионуклидов значительно ниже скорости их накопления в среде, что при современных системах защиты и нормах выброса радионуклидов в среду ведет к накоплению излучателей в экосистемах.

Цезий (137Cs) - блестящий золотистый мягкий металл, бурно взаимодействующий, взрываясь, с кислородом и водой, по химическим свойствам близкий к калию. Содержание стабильного изотопа (lЗЗСs) в среде крайне незначительно (3' 10-6 % в земной коре, костной ткани человека и животных и 3 · 10-8 % в морской воде). В среде до становления ядерной энергетики радиоактивны изотоп отсутствовал полностью. Естественных биологических функций не несет. Наибольшее радиационно-экологическое значение имеет 137Cs суммарный выброс которого от АЭС мира в 2000 г. составлял. 22,2' 1019 Бк (6,0' 109 Кл) В год (во время аварии на ЧАЭС выбор этого изотопа составил 22,9·102 Ки); образуется при делении ядер урана, плутония в ядерных реакторах, при ядерных взрывах; используется (выделяясь из осколочных продуктов АЭС) как излучатель в медицине, металлургии, сельском хозяйстве; в настоящее время (в незначительных количествах) обнаруживается во всех объектах внешней среды.

Изотопы цезия при любом поступлении в организм полностью включаются в метаболизм, конкурируя с калием, в том числе и 40К. Скорость миграции в организме в 25 раз меньшая, что при более жестком γ-излучении изотопа ведет к формированию больших (по сравнению с 40К) микролокальных (мембранных) лучевых нагрузок; при несколько ином (смещенном в сторону ионизации) xapaктере поглощения энергии. В организме в отличие от естественного аналога миграции накапливается до предела насыщения, превышающего величину ежедневного поступления в 30 раз. Содержание в организме жителей с современной фоновой загрязненностью среды составляет (по расчетам) 0,4-0,5 Бк/кг, но при стотысячекратном росте в группах населения территорий, прилегающих к АЭС, пострадавших от радиационных аварий.

Стронций (90Sr) - серебристый кальциеподобный металл, покрытый оксидной оболочкой, плохо вступает в реакции, включаясь в метаболизм экосистем по мере формирования сложных Са- Fe - Al - Sг-комплексов. Естественное содержание стабильного' изотопа в почве, костных тканях, среде достигает 3,7·10-2 %, в морской воде, мышечных тканях 7,6·10-4%. Биологические функции не выявлены; нетоксичен, может замещать кальций. Радиоактивный изотоп в среде отсутствует. Источники поступления в среду те же, что и цезия. Содержание радионуклида от ядерно-энергетических источников в почвах и последующих звеньях миграции соответствуют содержанию 137 Cs.

Плутоний (239 (240)Pu) - серебристый белый металл, образующий твердые нерастворимые оксиды; относится к редкоземельным элементам; в состав среды не входит. Характер миграции в среде не исследован. Как и торий, является α-, β-, γ-излучателем с энергетическими характеристиками спектра, близкими к естественному аналогу. Используется как компактный источник энергии, ядерное топливо, в производстве ядерных вооружений. На долю плутония от содержащихся в среде радионуклидов ядерного происхождения приходится не более 1 %. До 10 % плутония может переходить в водорастворимые формы, мигрируя в последующем 110 биологическим цепочкам. Характер миграции, накопления и распределения в организме тот же, что и тория.

Близки по спектру излучений, физическим характеристикам радионуклиды нептуний (212.235Np), америций (237-242Аm), кюрий 238-250Сm) - белые серебристые металлы, в природе не встречаются, относятся к разряду трансурановых элементов актиноидов; подвержены воздействию воздуха, воды, но не щелочей; благодаря образованию оксидных пленок на воздухе устойчивы; стабильных изотопов их в составе среды не обнаружено; являются α-, β-, γ-излучателями при средней энергии α-излучения порядка 5 МэВ/(Бк' с). Изотопы получают в ядерном реакторе как побочные продукты образования (и получения) плутония. Выход в среду при загрязнении от аварий на АЭС крайне незначителен.

Йод (131 (129)I) - неметалл черного с блеском цвета. Легко возгоняется (летуч). По последним данным, образуется в литосфере при спонтанном делении урана. Расчетная концентрация его составляет 10-14 г на 1 г стабильного йода. Содержание (по стабильному йоду) составляет 0,14·10-4% в почве и 0,049·10-4 в океане. Биологически активен, является обязательным микроэлементом, необходимым для синтеза гормонов щитовидной железы. Необходимое поступление с пищей 0,1-0,2 мг. Основным изотопом является 131I, образующийся при ядерных взрывах, эксплуатации (авариях) АЭС, авариях реакторов. Активно включается экологические цепочки миграции. Суммарные накопленные дозы сформировавшиеся после проведения открытых ядерных испытаний, составляют 480·10-2 мкГр. Выброс в среду при нормально эксплуатации АЭС колеблется в пределах 5-400 Бк/год. При поступлении радионуклида в организм через желудочно-кишечный тракт (основной путь) всасывается 100 % изотопа с последующим скоплением его в щитовидной железе, особенно у детей, превышая дозы на щитовидную железу взрослого в 2 - 10 раз. Продолжительность радиоактивности среды (организма) после однократного загрязнения (проникновения в организм) составляет не более 1,5 месяцев.

Экосистемные радиационные воздействия на население дополняются искусственными лучевыми нагрузками, не связанными радиоактивным загрязнением среды. Ведущий вклад в суммарную дозу таких лучевых нагрузок на современного жителя вносит об лучение в медицинских диагностических и лечебных целях (табл. 11). Часто та таких радиационных воздействий составляет 200 - 500 процедур на 1000 чел. в год (в США, Германии - до 600). Дозы облучения «среднего жителя» Беларуси достигают 0,17 - 0,13 мрад (радиологические исследования с использованием «меченых» изотопа формируют аналогичные дозы, но на значительно меньшее число жителей). Мощными излучателями являются экраны телевизоров, дисплеи компьютеров. Внешним многоспектральным радиационным воздействием, вносящим значительный вклад в суммарную дозу не современных жителей, является космическое излучение, резко меняющее свой состав при подъеме на высоту во время рейсовых пассажирских перелетов.

Таблица 11

Искусственные лучевые нагрузки на населения

Источник Число облучаемых в России Доза, мкГр (мрад)
Рентгенография 50% населения 5,8-70 (0,5-7,0) 14,9-2,7 (0,5-2,3) 35,3-131,0 (3,5-13,1)
Телевизионные экраны и дисплеи компьютеров (3-5 ч/сутки) 90-95% населения 36-54 (3,8-5,4) 7-15 (0,7-1,5) 9-26 (0,9-2,6)
Космическое излучение при пассажирских перелетах От 5 до 20 % при длительности полета от 1 до 8 часов 27-46 (2,7-4,6) 27-46 (2,7-4,6) 27-46 (2,7-4,6)
Светящиеся циферблаты 1% населения - 12-33 (1,2-3,3) -
Всего   <17 мбэр <11,6 бэр 20 бэр<

 



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2019-10-17 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: