Радиационное загрязнение окружающей среды

• земная радиация
• космическая радиация

Рис.. Расчетные годовые дозы облучения человека: 1- космические лучи (0,37мЗв); 2 - радионуклиды (0,015 мЗв); 3 - калий-*0 (0,33 мЗв); 4 - другие элементы (из серии V-238, Th-232) (0,4мЗв); 5-радон (1,3 мЗв); 6 - рубидий 87 (0,006мЗв)

Так, только на Центральном (Новая Земля) и Семипалатинском  испытательных полигонах за это время было произведено 586 ядерных взрывов (атмосферных, подводных и подземных). Общее же количество ядерных испытаний и взрывов за период с 1949 по 1990 годы составило 715 [б].

По данным Госатомнадзора России, в настоящее время на территории России расположено свыше 60 радиационно-опасных для населения и окружающей среды промышленных объектов, главным образом, предприятий ядерно-топливного и ядерно-оружейного циклов. К концу 1993 года на территории России работало 9 атомных электростанций с 29 энергоблоками и реакторами различных типов. На Европейской части России атомными электростанциями вырабатывается около 25% всей электроэнергии. Поскольку более эффективной альтернативы атомной энергетике в настоящее время нет, в ближайшей перспективе предусматривается увеличение доли атомных электростанций в выработке электроэнергии до 35-37 %.

С ростом количества ядерных реакторов и взаимодействующих  с ними обогатительных комбинатов повышается опасность того, что число стран, владеющих ядерным оружием, увеличивается [7]. Именно по этой причине была создана  международная организация под  эгидой ООН-МАГАТЭ (Международное Агентство по Атомной Энергии). Потенциал разрушающего военного применения ядерных технологий привел общественность к учреждению дорогого и сложного органа контроля.

Внедрение радиационных технологий и методов в промышленность, медицину и науку привело к  широкому распространению радиоизотопных источников. В настоящее время  примерно в 13 тысячах учреждений и предприятий эксплуатируются источники ионизирующих излучений. Общее их количество по данным Госатомнадзора России превышает 700 тысяч единиц, а активность некоторых из них достигает десятков кКюри. Как свидетельствует международная практика, такие источники могут быть причиной серьезных радиационных ситуаций, причиняющих значительный вред здоровью населения и окружающей среде. Социально-политические и экономические изменения в стране создали дополнительные предпосылки для возникновения радиоэкологических ситуаций, связанных с попаданием радиоактивных веществ этих источников в окружающую среду в результате небрежного обращения с ними или преднамеренного вскрытия изотопных источников.

Во все более  возрастающих масштабах осуществляются перевозки радиационно-опасных грузов по территории страны, в том числе  в связи с реализацией программы частичного уничтожения ядерного оружия в соответствии с международными договоренностями. Существенное увеличение общего числа случаев нарушения правил безопасности на транспорте, отмечаемое в последнее время в стране из-за падения уровня трудовой и технологической дисциплины, требует повышения эффективности радиационного контроля на транспорте.

Одним из источников возможных радиационных загрязнений  территории страны являются трансграничные (главным образом атмосферные) переносы радиоактивных веществ с сопредельных территорий. Примером могут быть систематически фиксируемые выпадения радиоактивных загрязнений в различных местах нашей территории после проведения продолжающихся до сих пор испытательных ядерных взрывов на полигоне Лобнор, расположенном на примыкающей территории Китая. Всего там было произведено около 50 ядерных взрывов [11].

Радионуклидное загрязнение окружающей среды происходит также в результате проникновения в нее и радионуклидов естественного происхождения. К источникам таких загрязнений и соответствующих дозовых нагрузок на население относятся тепловые электростанции, работающие на угле. По данным сравнительных исследований, уровни дозовых нагрузок от этих станций могут в десятки раз превышать уровни, создаваемые атомными станциями при их нормальной эксплуатации. Активность радионук-лидных выбросов крупных электростанций, работающих на угле, составляет от 8 до 20 Кюри в сутки.

Источниками радиоактивного загрязнения, территорий и поверхностных вод естественными радионуклидами являются также отвалы горных пород на горнодобывающих и перерабатывающих предприятиях. Причем радиоэкологическую опасность представляют не только предприятия по добыче и переработке расщепляющихся материалов, но и предприятия добычи неурановых руд и органических энергоносителей. Отмечены случаи крупномасштабных радиационных загрязнений естественными радионуклидами в районах добычи нефти и газа (например, на нефтепромыслах Ставропольского края). Добавим к этому усиливающуюся политическую нестабильность в мире. Все это означает, что вторая глобальная авария АЭС чернобыльского масштаба может случиться в пределах 10-20 лет [12]. Это вызывает необходимость организации действенного контроля за техногенным проникновением радионуклидов естественного происхождения в биосферу.

Таким образом, представленные материалы позволяют констатировать, что опасность, которую представляет собой ионизирующее излучение, обуславливает необходимость осуществления не просто контроля, а непрерывного наблюдения (мониторинга), как за источниками ионизирующих излучений, так и за их распространением в окружающей среде.

2. Воздействие радиации на человека. Биологические аспекты радиационной безопасности.

Жизнь на Земле возникла и развивалась на фоне ионизирующей радиации. Поэтому биологическое действие ее не является каким-то новым раздражителем в пределах естественного радиационного фона. Считают, .что, часть наследственных изменений и мутаций у животных и растений связана с радиационным фоном [13].

В основе повреждающего  действия ионизирующих излучений лежит  комплекс взаимосвязанных процессов. Ионизация и возбуждение атомов и молекул дают начало образованию  высокоактивных радикалов, вступающих в последующем в реакции с различными биологическими структурами клеток. В повреждающем действии радиации важное значение имеют возможный разрыв связей в молекулах за счет непосредственного действия радиации, а также внутри- и межмолекулярной передачи энергии возбуждения. В последующем развитие лучевого поражения проявляется в нарушении обмена веществ с изменением соответствующих функций.

Реакция человеческого  организма на ионизирующее облучение  зависит от дозы и времени облучения, размера поверхности тела, подвергшегося облучению, типа излучения и мощности дозы. Степень чувствительности человеческих тканей к облучению различна. Чувствительность их в порядке уменьшения следующая: кроветворные органы, половые органы, ткань кожного покрова внутренних и наружных органов, ткань мозга и мышечная ткань, костные и хрящевые клетки, клетки нервной ткани. Чем моложе человек, тем выше его чувствительность к облучению. Человек в возрасте 30-50 лет наиболее устойчив к облучению.

Для категорий облучаемых лиц устанавливаются три класса норма- 
тивов: '

• основные пределы доз (ПД), приведенные в табл.1;
• допустимые уровни монофакторного воздействия (для одного радионуклида, пути поступления или одного вида внешнего облучения), являющиеся производными от основных пределов доз: пределы годового поступления (Я/77), допустимые среднегодовые объемные активности (ДОА), среднегодовые удельные активности (ДУА) и другие;
• контрольные уровни (дозы, уровни, активности, плотности потоков и др.). Их значения должны учитывать достигнутый уровень радиационной безопасности и обеспечивать условия, при которых радиационное воздействие будет ниже допустимого [14].

Устанавливаются следующие  категории облучаемых лиц:

• персонал (группы ,4 и Б);
• все население, включая лиц из персонала, вне сферы и условий их производственной деятельности.
• Таблица 1

** Основные  пределы доз, как и все остальные  допустимые уровни облучения  персонала группы Б, равны 1/4 значений для персонала группы Л.

*** Относится  к дозе на глубине 300 мг/см².

**** Относится  к среднему по площади в 1 см² значению в базальном слое кожи толщиной 5 мг/см² под покровным слоем толщиной 5 мг/см². На ладонях толщина покровного слоя - 40 мг/см². Указанным пределом допускается облучение всей кожи человека при условии, что в пределах усредненного облучения любого / см² площади кожи этот предел не будет превышен. Предел дозы при облучении кожи лица обеспечивает непревышение предела дозы на хрусталик от бета-частиц.

Контроль за облучением при всех нормальных условиях необходимо осуществлять путем контгюля за источником, а не за окружающей средой [15].

Основные пределы  доз облучения не включают в себя дозы от природного и медицинского облучения, а также дозы вследствие радиационных аварий. На эти виды облучения устанавливаются специальные ограничения.

Эффективная доза для  персонала не должна превышать за период трудовой деятельности (50 лет) - 1000 мЗв, а для населения за период жизни (70 лет) - 70 мЗв. Начало периодов вводится с 1 января 2060 года.

При одновременном  воздействии на человека источников внешнего и внутреннего облучения  годовая эффективная доза не должна превышать пределов доз, установленных  в табл.1.

,. Особую опасность  представляют радиоактивные вещества, попавшие внутрь организма в виде пара, газа, брызг и пыли вместе с воздухом, пищей и водой, а также через раны, кожные дефекты и даже через здоровую кожу (рис.4). Вредное воздействие радиоактивных веществ, попавших в организм, сильно зависит от степени их радиоактивности, скорости их распада и выведения из организма. Если радионуклиды, попавшие в организм, однотипны элементам, которые потребляет человек с пищей (натрий, хлор, калий, вода и т.п.), то они не задерживаются длительное время в организме и удаляются вместе с продуктами выделения.

Радиоактивные вещества распределяются в организме более  или менее равномерно, но отдельные  из них концентрируются во внутренних органах избирательно. Например, в костных тканях откладываются радий, уран, плутоний (альфа-источники), щитовидной железе - йод, селезенке и печени - полоний, легких - радон. Все радиоактивные элементы с большим атомным номером долгое время задерживаются в организме. Так, период полувыведения радия из организма достигает 45 лет и в течение всего времени пребывания в костной ткани он интенсивно поражает кост ный мозг. Легче всего из организма удаляются газообразные радиоактивные вещества.

Чрезмерное местное  внутреннее облучение обычно вызывает злокачественные новообразования (рак, саркому) через разные сроки (10-20 лет при введении небольших количеств).

Основные особенности  действия излучений:

• отсутствие первичных ощущений у человека при облучении;
• видимые поражения проявляются спустя некоторое время;

большие однократные  дозы вызывают смерть или серьезные  заболевания, малые дозы, получаемые ежедневно, переносятся в течение длительного времени.

Так, пороговая величина, которая вызывает помутнение роговицы и ухудшение зрения при остром облучении рентгеновскими и гамма-лучами, составляет 200-1000 рад/год, при хронической многолетней экспозиции -15 рад/год.

Большие дозы облучения  приводят к комплексу болезненных  явлений в органах и системах человеческого организма — лучевой болезни:

- менее 50 рад - явного лучевого поражения не происходит;

• 50-200 рад — рвота у 50% облученных через 24 ч после облучения, снижение работоспособности, смертность - до 5% вследствие различных осложнений. Это - признаки лучевой болезни первой степени, она излечима с восстановлением работоспособности;
• 200-400 рад - лучевая болезнь средней тяжести, смертность - до 50%, потеря работоспособности;
• 400-600 рад - тяжелая лучевая болезнь, смертность - от 50% до 95% к концу второй недели болезни;
• свыше 1000 рад - молниеносная форма болезни, смертность, как правило, 100% в течение нескольких часов или дней.

Соматические последствия  облучения проявляются через  много месяцев или лет после облучения. К ним относятся: лейкемия (рак крови), сокращение продолжительности жизни, катаракты, стерильность, рак различных органов. Кратковременное местное облучение кожи в дозе свыше 1000 рад может вызвать рак кожи. Как показывают эксперименты на животных, каждый рентген (0,96 рад) общего лучевого воздействия укорачивает среднюю продолжительность жизни на 1-10 дней.