Радіоактивність атмосфери та її вплив на живі організми

Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України

Східноєвропейський національний університет ім. Лесі Українки

 

кафедри «Екології та охорони навколишнього середовища»

 

 

 

 

 

 

 

 

ІНДЗ

 

на тему:

 

«Радіоактивність атмосфери та її вплив на живі організми»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                                                   Підготувала:

 

                                                                                                  студентка ІII курсу

                                                                                                   групи - 33

                                                                                                   Носко Мар`яна

 

 

 

 

 

 

Луцьк 2012

План

 

Вступ

 

1. Джерела радіоактивного забруднення атмосфери

 

1. Природний радіаційний фон
2. Джерела надходження радіонуклідів у навколишнє середовище
3. Розповсюдження радіонуклідів в атмосфері
2. Вплив радіації на живий організм
3. Чорнобильська катастрофа та її наслідки

Висновки

Список використаної літератури

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вступ

Життя і розвиток людського суспільства тісно  пов`язані з використанням і пошуком нових джерел енергії для забезпечення його стійкої життєдіяльності. Поряд з традиційними видами в останні десятиріччя дедалі більше використовується економічно вигідна енергія ядерного розпаду, на чому базується робота атомних електростанцій.  Однак аварії в Росії, США, і нарешті, найбільша за всю історію людства аварія 1986 року на Чорнобильській АЕС, що стала за своїми наслідками національною трагедією України, Білорусі і Росії, потребують принципово іншої комплексної оцінки цього джерела енергії, його впливу на навколишнє середовище, тваринний і рослинний світ, здоров`я людини.

Професійна  діяльність лісівників у місцях радіонуклідного забруднення як ніяка інша безпосередньо залежить від екологічного стану довкілля.

У житті людства  ліси відіграють надзвичайну роль. Поряд з різноманітними продуктами і сировиною, джерелом яких вони є, ліси виконують найрізноманітніші корисні функції: водоохоронні, водорегулюючі, ґрунтозахисні, санітарно-гігієнічні, естетичні тощо.

В останні  десятиріччя на перший план виходить здатність лісових екосистем підтримувати природну рівновагу біосфери на планеті. Вони можуть акумулювати і тривалий час утримувати речовини, небезпечні і токсичні для довкілля та людини, як, наприклад, радіоактивні елементи, що потрапляють у повітря, воду, ґрунти.

Ліси України, держави в цілому лісодефіцитної, повною мірою виконують ці функції, що й підтвердилося під час та після аварії на ЧАЕС, коли в повітря було викинуто велику кількість радіонуклідів. Ліси захистили територію від ще більшого забруднення, сконцентрувавши в собі значну кількість радіоактивних елементів. Все це зумовлює необхідність переглянути методи ведення лісового господарства на забруднених територіях з урахуванням одержаних знань, наукових досліджень, і практичного досвіду, набутого вперше у світі в таких умовах.

1. Джерела радіоактивного забруднення атмосфери

 

1.1. Природний радіаційний фон

Природний радіаційний фон створюється космічним випромінюванням, природними і штучними радіоактивними речовинами та джерелами іонізуючого випромінювання.

Космічне  випромінювання за своїм походженням  поділяють на первинне і вторинне. Первинні космічні частинки складаються з ядер легких елементів - водню (протонів 79 %), гелію (_а-частинок 20 %), літію, берилію, бору та інших елементів дуже високих енергій 10⁹ -10¹⁸ еВ, що утворюються в надрах Галактики і Сонця.

В результаті взаємодії первинних космічних  частинок з атмосферою Землі утворюється вторинне космічне випромінювання, що складається із μ і π мезонів (70 %), електронів і позитронів (26 %), протонів, нейтронів, фотонів та інших елементарних частинок.

За своїм  енергетичним складом на рівні поверхні моря в космічному випромінюванні виділяють м'який і жорсткий компоненти. М'який компонент поглинається шаром свинцю завтовшки 8-10 см, жорсткий компонент проходить шар свинцю завтовшки понад метр. Ефективна еквівалентна доза від космічного випромінювання для середніх широт на рівні моря становить приблизно 300 мкЗв/рік.

Природне  радіоактивне випромінювання утворюється  більш як від 60 радіонуклідів, наявних  у біосфері Землі, які поділяють  па дві категорії: первинні і космогенні.

До першої групи відносять 32 радіонукліди урано-радієвого і торієвого рядів з продуктами розпаду і 11 живучих радіонуклідів з Т_1/2 від 10⁷ до 10¹⁵ років ⁴⁰К, ⁸⁷Rb, ⁴⁸Са, ⁹⁶Zr, ¹¹³In та ін.). До другої групи відносять 14 радіонуклідів, що утворюються в результаті ядерних реакцій частинок первинного космічного випромінювання (нейтронів і протонів) з ядрами елементів, які входять до складу земної атмосфери. До них відносяться радіоактивні ізотопи ³Н,¹⁴С, ⁷Ве, ²²Nа та ін. Потужність поглинутої дози в повітрі (на висоті 1 м) від природних радіонуклідів становить у середньому 3,7-9,4.1^-8 Гр/год залежно від вмісту ²³²Тh і ²²⁶Rа в даній місцевості.

Додатково до природної радіоактивності в  результаті людської діяльності в навколишньому середовищі з'являються штучні радіонукліди, що надходять з радіоактивних випадінь від ядерних вибухів і викидів підприємств атомної енергетики, або перерозподіляються природні, що добуваються з глибини Землі разом з вугіллям, мінеральними добривами, будівельними матеріалами тощо. Найзначнішими за впливом на живе середовище є ізотопи ^89,90Sr, ⁹⁵Zr, ⁹⁵Nb, ^103.106Ru, ^ІЗІІ, ^І34.137Сs, ^І40Ва, ¹⁴⁴Се .

 

1. 2.  Джерела надходження радіонуклідів у навколишнє середовище

Основними джерелами  радіоактивного забруднення навколишнього середовища в Україні є:

• індукування хімічних елементів космічним випромінюванням;
• ядерні вибухи;
• теплові енергетичні станції;
• промислові комплекси з повним ядерним паливним циклом, атомна промисловість;
• неконтрольоване використання радіонуклідовмісних сировинних матеріалів.

Ці джерела  нерівноцінні за потужністю забруднення, ізотопним і фазовим складом забруднювачів.

          Індукування хімічних елементів космічним випромінюванням

Космічне  випромінювання - це іонізуюче випромінювання, що без 
перервно надходить на поверхню Землі із світового простору. В резуль 
таті взаємодії первинного космічного випромінювання (нейтронів, про 
тонів тощо) з ядрами атомів О, N, Аг атмосфери утворюються космогенні 
радіонукліди, що потім надходять на земну поверхню з атмосферними 
опадами. Ця група представлена 20 радіонуклідами з періодами 
напіврозпаду від 32 хвилин до 7,4.10⁵ років.

Найбільш  значущі в радіоекологічному  відношенні радіонукліди - ³Н,⁷Ве, ¹⁴С, ²²Nа і ²⁴Nа.

Випробування  ядерної зброї.

При випробуванні атомної зброї величезна кількість  радіоактивних речовин виноситься в атмосферу. Це перше за значущістю джерело штучного радіоактивного забруднення навколишнього середовища. З 1945 до 1980 рр. в атмосфері було проведено 450 атомних і термоядерних вибухів загальною потужністю 545 Мт .

При ядерних  вибухах утворюється близько 250 ізотопів 35 елементів (із них 225 радіоактивних) як безпосередньо осколків поділу ядер важких елементів (²³⁵U, ^23ІРu, ²³³U, ²³⁸U), так і продуктів їх розпаду з періодом напіврозпаду від кількох секунд до мільйонів років.

Більшість утворюваних радіонуклідів є бета- і гамма-випромінювачами (¹³¹J, ^І37Сs, ^І40Ва та ін.), решта випускають або лише β- (⁹⁰Sr та ін.), або γ-частки (^І44Nd, ^І47Рг).

Крім радіоактивних  продуктів поділу, до радіонуклідів, що утворились, входить і частина атомного заряду, що не вступила в реакцію. У сучасних ядерних пристроях коефіцієнт використання заряду становить близько 20 %. Елементи заряду (уран, плутоній), що не вступили в реакцію, розпилюються силою вибуху на найдрібніші частинки, що містять атоми з властивостями вихідних радіонуклідів.

У результаті реакції активації в районі вибуху з'являється додаткове джерело  радіоактивного забруднення місцевості — наведена радіоактивність. Захват нейтронів від реакції поділу урану і плутонію ядрами багатьох хімічних елементів призводить до появи радіоізотопів (продуктів активації) в атмосферному повітрі (^І4С, ³Н, ³⁹Аг), воді (²⁴Na, ^31.32Р, ^53.54Мn, ³⁵S, ⁶⁵Zn та ін.), ґрунті (⁴⁵Са, ²⁴N ²⁷Мg, ²⁹Аl, ³¹Si.). Більша частина їх розпадається з випуском β-часток і γ випромінювання.

Ядерні пристрої, що ґрунтуються на принципі "поділ-синтез-поділ" (термоядерні вибухи), забруднюють навколишнє середовище радіоактивними осколками поділу ²³⁸U і ²³⁹Рu, а також тритієм і радіо вуглецем.

Останнім  часом основними джерелами опромінення є ¹³⁷ Сs і ⁹⁰Sr .

 

            Теплові енергетичні станції.

Значні надходження  радіонуклідів у навколишнє середовище за використання кам'яного вугілля на паливо. Річна потреба вугілля в світі становить кілька мільярдів тонн, із яких 70 % спалюється на електростанціях, 20% — у коксохімічному виробництві і 10% — використовується для опалення.

На вугільній  ТЕС потужністю 1 ГВт спалюється за рік 4-5 млн. т вугілля, при цьому викидається в повітря 0,1 млн. т попелу.

У кам'яному  вугіллі, яків інших земних породах, містяться природні радіонукліди. Вітчизняні родовища кам'яного вугілля характеризуються вмістом ²³⁸U - від 3 до 520 Бк/кг, ²³²Th - від 3 до 320Бк/кг, а також ⁴⁰К- від 0,7 до 70 Бк/кг.

Розмір радіоактивного забруднення атмосфери при спалюванні вугілля залежить від ряду факторів: вмісту радіоактивних ізотопів у використовуваному вугіллі, кількості спалюваного вугілля, технології спалювання, ефективності систем уловлювання попелу та інших продуктів.

 

        Промислові комплекси з повним ядерним паливним циклом, атомна            промисловість.

На всіх етапах закінченого ядерного паливного  циклу, починаючи з видобутку уранової сировини, її збагачення і закінчуючи переробкою відпрацьованого палива, захороненням високоактивних відходів, відбувається вивільнення штучних радіонуклідів у навколишнє середовище, а також прискорення темпів міграції важких природних радіонуклідів.

Нині атомна енергетика розвивається в основному  для виробництва електроенергії, частка якої в загальному споживанні енергоресурсів близько         20 %, а в деяких країнах - до 80 %, в Україні - до 40 %. Але внаслідок виснаження інших енергетичних ресурсів (нафта, газ, кам'яне вугілля) подальший розвиток атомної енергетики піде по шляху розширення її застосування, якщо не буде знайдено альтернативного замінника. Передбачається, що до кінця цього століття частка атомної енергії в неелектричних технологіях становитиме 10-15 %.

Атомна енергетика нині розвивається на основі реакторів на теплових і швидких нейтронах.

При роботі ядерних  енергетичних установок радіонукліди утворюються в результаті поділу ядер палива і активації нейтронами матеріалів в активній зоні. Їх вміст зумовлюється часом експлуатації твелів і часом, що минув з моменту зупинення реактора .

За фізико-хімічним станом і поведінкою радіонуклідів у технологічних системах АЕС і навколишньому середовищі виділяють такі групи радіоактивних відходів:

• радіоактивні благородні гази (⁴¹Ar, ^85,85_m^87,88Kr, ^133,133_m^,135,135_mXe), ³H, ¹⁴C;
• леткі речовини (^{129,131,132,133,135}I, ^134,137Cs);
• нелеткі речовини (¹⁴⁰ La, ^89,90,91 Sr, ^141,144 Ce та ін.)

Основною потенційною небезпекою є аварії на АЕС. За період експлуатації АЕС у 14 державах сталося понад 150 аварій різного ступеня складності, що супроводжувались викидами радіоактивних речовин.

Найбільшою  аварією в світі на АЕС стала  аварія 1986 року на 4 блоці Чорнобильської АЕС із зруйнуванням активної зони реакторної установки і частини  споруди, в якому вона розміщувалась.

Сумарний  викид радіонуклідів за межі пром майданчика АЕС (без радіоактивних інертних газів) становив близько 1,9 * 10¹⁸ Бк – близько 3,5 % загальної кількості радіонуклідів, накопичених у реакторі на момент аварії .

Неконтрольоване використання радіонуклідовмісних  сировинних матеріалів.

Радіаційний фон земної поверхні значною мірою визначається радіоактивністю її складових (Таблиця 1.1).

Таблиця  1.1 - Питома радіоактивність природних  радіонуклідів у гірських породах  та ґрунті

 

Порода	Питома активність, Бк/кг
	226R	232Th	40K
Граніт	78	74	999
Діабаз	18	18	148
Базальт	33	26	370
Кварцопорфир	85	96	1517
Кварцит	30	33	629
Вапняк, мармур	18	15	37
Глинистий сланець	67	67	666
Боксит	104	333	740
Пісок, гравій	26	22	333
Мергель	85	59	777
Грунт	25	28	529