ТОП 10:

ЕКОЛОГІЯ РАДІАЦІЙНО ЗАБРУДНЕНИХ ЕКОСИСТЕМ



Особливу загрозу для здоров’я людей та існування природних біоценозів становить забруднення біосфери радіоактивними речовинами, які небезпечні своїм йонізуючим випромінюванням. Вивчення явища радіоактивності розпочалося в 1933 р. роботами французької вченої Марії Склодовської-Кюрі, а її згубної дії на процеси життєдіяльності – із застосування ядерної зброї в Хіросімі й Нагасакі (Японія) в 1945 р. Проте значного поширення дослідження згубного впливу радіації на біосферу набули з розповсюдженням ядерної зброї, розвитком атомної енергетики і особливо після найбільшої в світі техногенної аварії на Чорнобильській атомній електростанції в 1986 р. Врешті-решт людство усвідомило зростання загрози світової катастрофи в результаті безглуздого використання ядерної зброї та небезпечного «мирного» атома в енергетиці.

Розрізняють йонізуючі випромінювання природного і штучного походження. До недавнього часу, до середини XX ст., основним джерелом йонізуючого випромінювання були природні джерела – Космос, гірські породи та вулканічна діяльність. Радіацію можуть зумовити радіонукліди багатьох елементів, що входять до складу гірських порід, переважно калій-40, карбон-14, стронцій-90, цезій-137, йод-131 та багато інших.

У різних регіонах Землі рівень природної радіації сильно різниться, збільшуючись у десятки й сотні разів у районах родовищ уранових руд, радіоактивних сланців, торієвих пісків, кристалічних порід та радонових мінеральних джерел. До зон підвищеної радіоактивності в Україні належать Жовті води, Кіровоградська область, Хмельник, Миронівка, Полісся та ін. Внаслідок міграції радіонуклідів цезію, стронцію та інших з ґрунтів їх вміст у рослинах і тваринах збільшується в 50-100 разів. Середня доза йонізуючого випромінювання в сучасних промислово розвинених країнах становить 2,4 мЗв/рік. Загальний радіаційний фон на території України становить 70-200 мбер/рік. На поверхні Землі до 50 % загального радіаційного фону створює радон-222, який утворюється під час розпаду урану-238, що міститься в гірських породах.

Нині основними джерелами радіоактивного забруднення біосфери є джерела антропогенного походження: випробування ядерної зброї, аварії на атомних електростанціях, підводних човнах та виробництвах радіоактивних матеріалів тощо.

Розрізняють кілька видів йонізуючого випромінювання. Під час радіоактивного розпаду утворюються α (альфа)-, β (бета)- і γ (гамма)-частинки. Альфа-випромінювання є потоком позитивно заряджених ядер гелію, бета-випромінювання – потік негативно заряджених швидких електронів і гамма-випромінювання – короткохвильове випромінювання електромагнітної природи. Альфа-випромінювання проникає на відстань кількох сантиметрів у повітрі й кількох міліметрів -- у тканинах, гамма-випромінювання – на відстань сотень метрів.

Біологічна дія радіоактивного випромінювання полягає в ушкодженні, йонізації або збудженні молекул (у тому числі ДНК), загибелі клітин, виникненні мутацій тощо.

Кількісною оцінкою йонізації організму є доза опромінення. Кількість поглинутої одиницею маси тіла енергії радіації називають поглинутою дозою. За одиницю цієї дози прийнято грей (1 Гр = 104 ерг/г). Вживають також поняття ефективна еквівалентна доза (ЕЕД), одиницею якої є зі-верт. Так, доза опромінення щитоподібної залози 1 Зв (зіверт) відповідає ЕЕД 0,03 Зв (1 Зв = 100 Бер = 104 ерг/г = 1 ГР = 102 рад), тобто рівномірне опромінення всього тіла дозою 0,03 Зв завдає такої самої шкоди організму, як і доза 1 Зв при опроміненні тільки щитоподібної залози.

Чутливість різних організмів, а також органів одного організму до радіоактивного випромінювання неоднакова. Згідно з правилом Бергоньє- Трибондо, більшою чутливістю в межах одного організму характеризуються недиференційовані клітини й тканини, яким властива підвищена ферментативна активність. У людей і тварин – це кровотворні тканини та залози внутрішньої секреції, у рослин – меристема. Особливо чутливі до радіаційного опромінення кістковий мозок, епітелій травного каналу та клітини з високою інтенсивністю процесів відновлення.

Для оцінки токсичності дози вживають поняття середньої смертельної дози (ЛД50 – летальна доза 50 %), коли гине не менш як 50 % організмів, що зазнали радіоактивного опромінення. Так, внаслідок одноразової дії у-випромінювання ЛД5о для вірусів і бактерій становить 4500-7000 Гр, рослин – 10-1500, голубів – 25-30, собак – 2,5-10, людини – 3- 5 Гр. Радіоактивне опромінення людей дозами до 1 Гр підвищує ризик виникнення онкологічних захворювань та прояву генетичних дефектів. Дія великих доз може спричинити променеву хворобу.

Як вже зазначалося, джерела радіоактивного опромінення можуть бути природного й антропогенного походження, тому потрібно завжди враховувати дію всіх видів випромінювання. Люди і всі живі організми біосфери опромінюються переважно природними джерелами – галактичним і сонячним опроміненням. Для кожного мешканця Землі середня річна еквівалентна доза становить 2 мЗв (мілізіверти). Мешканці України, за даними Міністерства охорони здоров’я, отримують дозу опромінення 4,46 мЗв. Ця доза залежить від розташування житла над рівнем моря, наявності поблизу радіоактивних джерел та планувально-архітектурних особливостей міст.

Рівень гамма-фону в дерев’яних будівлях менший (до 50 мрад/рік), ніж у цегляних (до 100 мрад/рік) та залізобетонних (до 170 мрад/рік). До речі, варто нагадати, що авіапасажири залежно від географічної широти опромінюються дозою 300-620 мрад/год. Ефективна еквівалентна доза зовнішнього опромінення під час перебування в приміщенні становить 29 мбер/рік, а сумарна (в приміщенні та поза ним) – 35 мбер/рік. Побутового опромінення в приміщеннях людина зазнає від радону – газу без смаку і запаху. Нуклід радону-222 є α-випромінювачем. Менше радону міститься в деревині, цеглі й бетоні, більше – в граніті, пемзі, шлаку, сухій штукатурці, будівельних блоках з фосфогіпсу, в цеглі з червоної глини, отриманої з відходів виробництва глинозему, відходів збагачення титанових руд або з доменних шлаків. Використання цих матеріалів як будівельних призвело до зростання концентрації радону в житлових приміщеннях.

Звичайна концентрація радону в повітрі становить 1-20 Бк/м3, а в міських житлових приміщеннях при використанні вищеназваних матеріалів вона підвищується до 20-69 Бк/м3. Допустимий рівень радонового опромінення становить 200 Бк/м3. Багато радону утворюється під час випаровування води в котельнях та ванних кімнатах. Так, концентрація радону у ванній кімнаті в 40 разів більша, ніж у житловій. Після включення душу повітря ванної кімнати насичується радоном за 15-17 хв і потрібно понад 1,5 год, щоб його концентрація зменшилася до вихідної. Зниження дози випромінювання радону досягається частим провітрюванням приміщень, в яких знаходиться людина. Радон, потрапляючи в організм, уражує гіпофіз, надниркові залози та інші залози внутрішньої секреції. Він спричинює задуху, безсоння, тривожний стан, мігрень, серцебиття. Можуть також розвиватися злоякісні пухлини в легенях, печінці й селезінці.

Під час паління тютюну в приміщення потрапляють радіонукліди радію, торію, урану, плюмбуму, плутонію та ін. Підвищену радіоактивність мають фосфорити й сланці. Використання фосфоритів як сировини для виробництва мінеральних добрив може призвести до радіоактивного забруднення ґрунтів та ґрунтових вод.

Надзвичайно великим джерелом радіоактивного забруднення є випробування ядерної зброї. Хоча останнім часом завдяки досягнутим міжнародним угодам про обмеження випробувань ядерної зброї надходження радіонуклідів у біосферу значно зменшилося порівняно з 50-60-ми роками XX ст., проте довгоживучі радіонукліди продовжують надходити із стратосфери на поверхню Землі. Загальновідомо, що радіоактивні опади залежно від розміру часточок і висоти їх виносу в атмосферу мають різні терміни осідання.

За розмірами частинок радіонукліди поділяють на локальні, або ближні (понад 10 мкм), тропосферні (кілька мікрометрів) та стратосферні, або глобальні (десяті й соті частки мікрометра). Радіоактивні частинки можуть викидатися на висоту до 30 км. Під час вибухів ядерних бомб і великих аварій на атомних електростанціях радіаційне забруднення поширюється по всій планеті й може випадати з осадами на землю впродовж багатьох років. Коли в 1986 р. на Чорнобильській атомній електростанції, розташованій на відстані 80 км від Києва, сталася аварія, яку вважають найбільшою техногенною катастрофою в історії людства, внаслідок викиду радіоактивного палива відбулося забруднення атмосфери над усією планетою. Багато радіонуклідів потрапили в організм людини через органи травлення, дихання та шкіру, але найбільше їх потрапляло з їжею. Відразу після аварії основним радіонуклідом був радіоактивний йод-131, що спочатку накопичується в щитоподібній залозі, а потім з її гормонами надходить до печінки і виводиться через нирки. Радіоактивний цезій-137 накопичується переважно в м’язах. Дуже небезпечними є радіоактивні нукліди стронцію-90, плутонію-240 та плюмбуму-239. Усього в атмосферу надійшло 77 кг радіоактивних речовин, що відповідає випроміненню 1019 Бк або 50 млн Кі. Із загального радіоактивного викиду на територію України потрапило 25 %, Білорусі – 70, Росії та інших країн – 5 %. Внаслідок цієї аварії в Україні в зоні забруднення опинилися 11 областей, до складу яких входить 169 населених пунктів та міста Прип’ять і Чорнобиль. Радіоактивного ураження зазнало 2,5 млн людей. Найбільше постраждала від радіації Житомирська область, де на забрудненій території проживає 362 тис. людей.

Відбулося також забруднення поверхневих джерел водопостачання міста Києва. В перший період ліквідації наслідків аварії основна маса радіоактивного забруднення осіла в намулах Київського водосховища. Як свідчать дані моніторингових спостережень, відбувається неухильне просування радіоактивного бруду в донних відкладах на південь, вниз по каскаду Дніпровських водосховищ. Це викликає загрозу погіршення радіаційного стану в Черкасах, Дніпропетровську, Запоріжжі та інших містах Придніпров’я.

Дуже важливою проблемою сучасної атомної енергетики є організація ефективного захоронення відходів атомних електростанцій та відпрацьованих радіоактивних матеріалів. Особливою проблемою є будівництво в Україні постійного сховища відходів атомної енергетики.

ЕКОЛОПЧНІ ПРОБЛЕМИ КОСМОСУ

З моменту запуску першого штучного супутника Землі освоєння космічного простору набуває дедалі більшого значення в людській діяльності взагалі й економіці зокрема. Штучні супутники Землі використовують для глобальних систем телебачення, радіо- й телефонного зв’язку, глобального біосферного моніторингу, оперативного контролю лісів і посівів, геологічної та військової розвідки, оптимізації маршрутів у мореплавстві й авіації, прогнозів погоди тощо. Особливо великого значення набуває дослідження Місяця, близьких і віддалених планет Сонячної системи з метою використання їхніх ресурсів для потреб землян. На сучасному етапі щороку на космічну орбіту виводиться до 200 супутників.

Пілотовані космічні кораблі та орбітальні космічні станції, так само як і літаки з пасажирами, належать до штучних антропогенних екосистем, їх функціонування в космічному просторі з біологічними земними істотами може бути забезпечене тільки в умовах, наближених до земних, оскільки людина, яка пристосувалася до існування в земній біосфері, не може без земних ресурсів існувати в космічному просторі. А тому в космічних кораблях і станціях створюються штучні земні умови, зокрема мікроклімат, та на весь час перебування в космосі беруться всі необхідні продукти харчування і створюється штучна атмосфера в приміщенні. В космосі є тільки один ресурс – сонячна теплота, яку використовують для добування необхідної енергії шляхом перетворення її на електричну енергію за допомогою сонячних батарей.

Оскільки в космосі існує космічний вакуум, то для створення штучної атмосфери необхідні певні компоненти, насамперед кисень і азот. Технічно вирішена проблема регенерації повітря і води в космічному апараті. Проте створювати продукти харчування в космічних умовах поки що не навчились, і це є однією з головних перешкод на шляху до здійснення тривалих космічних подорожей. Крім того, нині працюють над проблемою створення штучних ланцюгів живлення, які включали б повний набір необхідних компонентів для забезпечення біологічного колообігу речовин на орбіті і таким чином створювалися б необхідні продукти харчування рослинного походження. Поки що в космічних апаратах не здійснюється колообіг речовин, які забезпечують життєдіяльність, а це унеможливлює створення комфортних умов для тривалих космічних польотів.

Нині до космічних досліджень долучилося багато країн. В Україні при Національній Академії наук у 1992 р. також створено Центр геокосмічних досліджень та Національне космічне агентство контролю і дослідження космічного простору. Україна є космічною державою.

За роки освоєння космічного простору на космічні орбіти було виведено тисячі космічних апаратів. Після використання ресурсу їх не повертають на Землю, тому що це економічно недоцільно. В кращому разі їх спалюють у верхніх шарах атмосфери. Це призвело до того, що в космічному просторі накопичилося багато космічного сміття, яке не тільки забруднює космічний простір, а й створює загрозу для подальших запусків нових космічних апаратів.

Під час запусків космічних апаратів ракети-носії та ракети, які здійснюють орбітальні маневри, викидають відпрацьовані гази, що містять пару води, оксиди карбону й нітрогену, сполуки хлору, вуглеводні, інертні гази та багато інших шкідливих речовин, які забруднюють верхні шари атмосфери. Оскільки атмосфера на висоті сотень кілометрів надзвичайно розріджена (густина повітря в тисячі й мільярди разів менша, ніж у приземному шарі), вона дуже чутлива до будь-яких не властивих їй домішок речовин земного походження. Більше того, на сьогодні немає наукових досліджень, на основі яких можна достовірно прогнозувати негативні наслідки впливу таких забруднень на біосферу Землі.

Приземний Космос також дедалі більше забруднюється різними механічними уламками космічних апаратів. Сотні тисяч цих уламків, залишків ракет-носіїв та численних супутників, що відпрацювали свій ресурс, обертаються на навколоземних орбітах, створюючи реальну загрозу небезпечних зіткнень з цим космічним металобрухтом.

Зіткнення з уламком навіть незначної маси може мати катастрофічні наслідки, оскільки енергія зіткнення надзвичайно висока через величезну космічну швидкість, з якою рухаються ці уламки та космічні об’єкти (кінетична енергія зіткнення прямо пропорційна масі й квадрату швидкості – mV2/2). Тому країни, що запускають супутники, зокрема США, змушені організовувати спеціальну службу контролю руху космічного металобрухту та захисту від нього космічних кораблів. Деяким з пілотованих космічних апаратів «Шатл» доводилось змінювати орбіту для уникнення зіткнення з цими уламками.

З метою зменшення забруднень космосу міжнародне співтовариство (Токіо, 1999) обговорювало проблему зменшення забруднень ближнього Космосу і прийняло низку рішень, спрямованих на вирішення цієї проблеми. У США та Великій Британії працюють над проблемою знешкодження уламків космічних апаратів за допомогою «знешкоджувальної нитки». Завдяки магнітному полю Землі і за допомогою цих «ниток» уламки космічних апаратів можна зводити з космічної орбіти. «Знешкоджувальні нитки» являють собою довгі стальні струни або штори з багатьох стальних струн, які з’єднують з апаратами, що відпрацювали свій ресурс. Потрапляючи за їх допомогою в магнітне поле Землі, апарати та їх уламки згоряють у щільному шарі атмосфери.







Последнее изменение этой страницы: 2016-04-26; Нарушение авторского права страницы

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 34.201.9.19 (0.011 с.)