Какие особо опасные дляжизнедеятельности человека радиоактивные изотопы возникли при аварии наЧернобыльской АЭС и как это отражается на здоровье человека. Раскрыть путипопадания радиоактивных изотопов в атмосферу, воду и пищу, их отрицательноевоздействие на организм человека.
Чернобыльская АЭС расположена наУкраине вблизи города Припять, в 18 километрах от города Чернобыль, в 16километрах от границы с Белоруссией и в 110 километрах от Киева.
Перед аварией в реакторе четвёртогоблока находилось 180—190 тонн ядерного топлива (диоксида урана). По оценкам,которые в настоящее время считаются наиболее достоверными, в окружающую средубыло выброшено от 5 до 30 % от этого количества. 180 тонн диоксида уранасоставляет лишь незначительную часть от объёма реактора. Реактор в основном былзаполнен графитом; считается, что он сгорел в первые дни после аварии. Крометого, часть содержимого реактора расплавилась и переместилась через разломывнизу корпуса реактора за его пределы.
Кроме топлива, в активной зоне вмомент аварии содержались продукты деления и трансурановые элементы — различныерадиоактивные изотопы, накопившиеся во время работы реактора. Именно онипредставляют наибольшую радиационную опасность. Большая их часть осталасьвнутри реактора, но наиболее летучие вещества были выброшены наружу, в томчисле:
— все благородные газы, содержавшиесяв реакторе;
— примерно 55 % йода в виде смесипара и твёрдых частиц, а также в составе органических соединений;
— цезий и теллур в виде аэрозолей.
Суммарная активность веществ,выброшенных в окружающую среду, составила, по различным оценкам, до 14 ×1018 Бк (14 ЭБк), в том числе:
— 1,8 ЭБк йода-131,
— 0,085 ЭБк цезия-137,
— 0,01 ЭБк стронция-90 и
— 0,003 ЭБк изотопов плутония;
— на долю благородных газовприходилось около половины от суммарной активности (Рис. 1).
Загрязнению подверглось более 200 000км², примерно 70 % — на территории Белоруссии, России и Украины. Значительномузагрязнению подверглись леса. Из-за того, что в лесной экосистеме цезийпостоянно рециркулирует, а не выводится из неё, уровни загрязнения лесныхпродуктов, таких как грибы, ягоды и дичь, остаются опасными. От мощногооблучения короткоживущими изотопами погибла часть хвойного леса. Весь мертвыйлес площадью в несколько га был вырублен, вывезен и навсегда погребен в бетоне.В оставшихся лесах предполагается замена хвойных деревьев на лиственные. Врезультате катастрофы погибли все мелкие грызуны. Исчез с лица земли целыйбиоценоз хвойного леса, а сейчас там – буйное разнотравье случайнойрастительности.
Вода так же подвержена радиоактивномузагрязнению, как и земля. Водная среда способствует быстрому распространениюрадиоактивности и заражению больших территорий до океанических просторов.Уровень загрязнения рек и большинства озёр в настоящее время низкий. Однако внекоторых «замкнутых» озёрах, из которых нет стока, концентрация цезия в воде ирыбе ещё в течение десятилетий может представлять опасность.
В городах основная часть опасныхвеществ накапливалась на ровных участках поверхности: на лужайках, дорогах,крышах. Под воздействием ветра и дождей, а также в результате деятельности людей,степень загрязнения сильно снизилась и сейчас уровни радиации в большинствемест вернулись к фоновым значениям. В сельскохозяйственных областях в первыемесяцы радиоактивные вещества осаждались на листьях растений и на траве,поэтому загрязнению подвергались травоядные животные. Затем радионуклиды вместес дождём или опавшими листьями попали в почву, и сейчас они поступают всельскохозяйственные растения, в основном, через корневую систему. Уровнизагрязнения в сельскохозяйственных районах значительно снизились, однако внекоторых регионах количество цезия в молоке всё ещё может превышать допустимыезначения. Это относится, например, к Гомельской и Могилёвской областям вБелоруссии, Брянской области в России, Житомирской и Ровенской области на Украине.
В результате аварии изсельскохозяйственного оборота было выведено около 5 млн. га земель, вокруг АЭСсоздана 30-километровая зона отчуждения, уничтожены и захоронены (закопанытяжёлой техникой) сотни мелких населённых пунктов. Но загрязнение не ограничилось30-километровой зоной. Было отмечено повышенное содержание цезия-137 влишайнике и мясе оленей в арктических областях России, Норвегии, Финляндии иШвеции.
Авария на ЧАЭС привела к выбросу изактивной зоны реактора 50 МКи радионуклидов и 50 МКи радиоактивных благородныхгазов, что составляет 3-4% от исходного количества радионуклидов в реакторе, которыеподнялись с током воздуха на высоту 1200 м.
Радиоактивные веществараспространялись в виде аэрозолей, которые постепенно осаждались на поверхностьземли. Благородные газы рассеялись в атмосфере и не вносили вклада взагрязнение прилегающих к станции регионов. Загрязнение было оченьнеравномерным, оно зависело от направления ветра в первые дни после аварии.Наиболее сильно пострадали области, в которых в это время прошёл дождь. Большаячасть стронция и плутония выпала в пределах 100 км от станции, так как онисодержались в основном в более крупных частицах. Йод и цезий распространилисьна более широкую территорию.
В выбросах было выделено 23 основныхрадионуклида. Большая часть из них распалась в течение нескольких месяцев,облучая при этом все вокруг дозами, в несколько десятков и сотен разпревосходящих фоновые. Из этих нуклидов наиболее опасен йод-131, имеющий период полураспада 8 сут. и обладающий высокойспособностью включаться в пищевые цепи. Однако его воздействие кратковременно,и заражения им человеку легко избежать путем проведения йодопрофилактики (т.е.в молекулы организма включается только «нормальный» йод, а радиоактивному какбы уже и места нет, и он спокойно выводится из организма) и сниженияпотребления продуктов, превышающих санитарные нормы содержания его. В первыемесяцы после аварии было категорически запрещено вести какую-либо хозяйственнуюдеятельность на загрязненной территории, поэтому со стороны йода опасностизаражения продуктов питания не возникло, она заключалась лишь в альфа — и бета- излучении. Из долгоживущих изотопов, которые лучше назвать среднеживущими,наиболее значимыми являются стронций-90 и цезий-137 с периодами полураспадасоответственно 29 и 30 лет. Они обладают рядом особенностей поведения ворганизме, путей поступления и способов выведения из организма, разные продуктыобладают различной способностью концентрировать их в себе.
Стронций-90. В организмпопадает с едой и водой. Как и кальций откладывается преимущественно в костныхтканях, которые содержат в себе жизненно важные кроветворные органы. Поэтомустронций-90 очень опасен для людей. Для того чтобы вывести его из организма,понадобится 18 лет.
Цезий-137. Попадает в организмчеловека с едой. В живых организмах он может заменять калий, и распространятсяпо всему организму, очень опасен для людей. Наибольшие концентрации цезия-137обнаружены в поверхностном слое почвы, откуда он попадает в растения и грибы.
Что же можно сказать о такихдолгоживущих изотопах, как калий-40, плутоний-239 и других, выбросы которыхтакже имели место, периоды полураспада которых исчисляются тысячами имиллионами лет, об их участии в загрязнении окружающей среды сказано достаточномало. Можно лишь сказать, что радиоактивный калий так же активно вступает вметаболизм, как и стабильный его изотоп, а плутоний, попадая в легкие, даже вочень малых концентрациях, способен вызвать рак их.
Нуклиды плутония.Наиболее опасным для человека является вдыхание плутония, который накапливаетсяв легких. Плутоний может попадать в организм человека с едой и водой. Оноткладывается в костях.Радиоактивные изотопы плутония сохранятся в почве в течение сотен, а возможно итысяч лет, однако их количество не представляет угрозы.
Криптон-85. Являетсяпродуктом деления. После разбавления он попадает в атмосферу. Криптонпрактически не растворим в воде. Радиационное влияние на человека происходитпреимущественно через облучение кожного покрова. Кроме того, накопление ватмосфере криптона способствует потенциальной опасности измененияэлектропроводимости воздуха, что может вызвать глобальное последствие.
В настоящее время (и в ближайшиедесятилетия) наибольшую опасность представляют изотопы стронция и цезия спериодом полураспада около 30 лет.
Радиация вызываетразличного рода неблагоприятные изменения в организме человека. К ближайшимпоследствиям относят острую лучевую болезнь (ОЛБ) и хроническую лучевую болезнь(ХЛБ), к отдаленным — злокачественные опухоли, лучевую катаракту, снижениепродолжительности жизни, атеросклероз и другие явления, являющиеся признакамистарения организма. ОЛБ возникает при дозах более 2 Гр, полученных одномоментноили в течение нескольких дней, ХЛБ – при облучении малыми дозами 0,1 — 0,5 сГр./ сут. после накопления суммарной дозы 0,7 — 1 Гр, т.е. через 140 — 1000 дней.
Известно пагубное влияниерадиации на детородную функцию. Однократное облучение семенников в дозах 0,1 — 0,2 Гр приводит к временной стерильности с последующим полным восстановлением,дозы от 2 Гр и выше приводят к почти полной стерильности, восстановлениефункции наступает только через несколько лет.
Воздействие радиацииприводит к ускорению старения организма. В основе старения лежат изменения ДНКклеток, накопленные с возрастом в результате мутагенного действия факторовсреды и химических агентов, образующихся в результате жизнедеятельности клетки (О2,ОН*, Н2О2 и др.) (Рис. 2).
Радиоактивность — самопроизвольноепревращение (распад) ядер элементов, приводящее к изменению их атомного номераили массового числа. Радиоактивные вещества испускают б — и В-частицы, г — итормозное излучение и нейтроны.
Радиоактивный фон нашей планетыскладывается из четырех основных компонентов:
— Излучения от космическихисточников;
— излучения от рассеянных вокружающей среде первичных радионуклидов;
— излучения от естественныхрадионуклидов, поступающих в окружающую среду от производств, непредназначенных непосредственно для их получения;
— излучения от искусственныхрадионуклидов, образованных при ядерных взрывах и вследствие поступленияотходов от ядерного топливного цикла и других предприятий, использующихискусственные радионуклиды.
Все живые организмы на Земле являютсяобъектами воздействия ионизирующих излучений. Воздействие ионизирующегоизлучения на живой организм называется облучением. Результатом облученияявляются физико-химические и биологические изменения в организмах.
Создание ядерного оружия, расширениеприменения атома в мирных целях при недостаточном обеспечении безопасности радиационногозаражения окружающей природной среды приводит к угрозе проживанию человечествана Земле из-за радиационной загрязнённости.
/>
Дни
Рис. 1. Процентное соотношениезагрязнения, создаваемого различными изотопами через некоторое время послеаварии.
/>
Дни
Рис. 2. Доза внешнего гамма — облучения, получаемого человеком около Чернобыльской станции.
Список использованной литературы
1. Ващекин Н.П.,Лось В.А., Урсул А.Д. «Концепции современного естествознания», М.: МГУК, 2000.
2. Горелов А.А.«Концепции современного естествознания », М.: Высшее образование, 2006.
3. Козлов Ф.В.Справочник по радиационной безопасности.- М.: Энергоатом – издат, 1991.
4. Криксунов Е.А.,Пасечник В.В., Сидорин А.П., Экология, М., Издательский дом «Дрофа»,1995.
5. Поннамперума С.«Происхождение жизни», М., Мир, 1999 г.
6. Сивинцев Ю.В.Радиация и человек. — М.: Знание, 1987.
7. Хотунцев Ю.М.Экология и экологическая безопасность. — М.: АСADEMA, 2002.