Typy rádioaktívnej kontaminácie, príčiny, následky, prevencia, liečba a príklady



rádioaktívnej kontaminácie definuje sa ako začlenenie nežiaducich rádioaktívnych prvkov do životného prostredia. Môže to byť prirodzené (rádioizotopy prítomné v životnom prostredí) alebo umelé (rádioaktívne prvky produkované ľuďmi)..

Medzi príčiny rádioaktívnej kontaminácie patria jadrové testy, ktoré sa vykonávajú na bojové účely. Tieto môžu generovať rádioaktívne dažde, ktoré cestujú vzduchom niekoľko kilometrov.

Ďalšou z hlavných príčin rádioaktívnej kontaminácie sú nehody v jadrových elektrárňach na získavanie energie. Niektoré zdroje kontaminácie sú uránové bane, lekárske činnosti a produkcia radónu.

Tento druh znečistenia životného prostredia má závažné dôsledky pre životné prostredie a ľudské bytosti. Ovplyvňujú trofické reťazce ekosystémov a ľudia môžu mať vážne zdravotné problémy, ktoré spôsobujú ich smrť.

Hlavným riešením rádioaktívnej kontaminácie je prevencia; musia byť zavedené bezpečnostné protokoly pre manipuláciu s rádioaktívnym odpadom a jeho skladovanie, ako aj potrebné vybavenie.

Medzi miestami s veľkými problémami kontaminácie rádioaktivitou máme Hirošimu a Nagasaki (1945), Fukušimu (2011) a Černobyľ na Ukrajine (1986). Vo všetkých prípadoch boli účinky na zdravie vystavených ľudí závažné a spôsobili mnoho úmrtí.

index

  • 1 Typy žiarenia
    • 1.1 Alfa žiarenie
    • 1.2 Beta žiarenie
    • 1.3 Gama žiarenie
  • 2 Typy rádioaktívnej kontaminácie
    • 2.1 Prírodné
    • 2.2 Umelé
  • 3 Príčiny
    • 3.1 Jadrové skúšky
    • 3.2 Jadrové generátory (jadrové reaktory) \ t
    • 3.3 Rádiologické nehody
    • 3.4 Ťažba uránu
    • 3.5 Lekárske činnosti
    • 3.6 Rádioaktívne materiály v prírode
  • 4 Dôsledky
    • 4.1 O životnom prostredí
    • 4.2 O ľuďoch
  • 5 Prevencia
    • 5.1 Rádioaktívny odpad
    • 5.2 Jadrové elektrárne
    • 5.3 Ochrana pracovníkov pracujúcich s rádioaktívnymi prvkami
  • 6 Liečba
  • 7 Príklady miest kontaminovaných rádioaktivitou
    • 7.1 Hirošima a Nagasaki (Japonsko)
    • 7.2 Černobyľ (Ukrajina)
    • 7.3 Fukushima Daiichi (Japonsko)
  • 8 Referencie

Typy žiarenia

Rádioaktivita je jav, pri ktorom niektoré telá emitujú energiu vo forme častíc (korpuskulárne žiarenie) alebo elektromagnetických vĺn. Toto je produkované takzvanými rádioizotopmi.

Rádioizotopy sú atómy rovnakého prvku, ktoré majú nestabilné jadro a musia sa rozpadať, až kým nedosiahnu stabilnú štruktúru. Keď sa rozpadajú, atómy emitujú energiu a častice, ktoré sú rádioaktívne.

Rádioaktívne žiarenie sa tiež nazýva ionizujúce, pretože môže spôsobiť ionizáciu (stratu elektrónov) atómov a molekúl. Tieto žiarenia môžu byť troch typov:

Alfa žiarenie

Častice sú emitované z ionizovaných jadier hélia, ktoré môžu cestovať veľmi krátkou vzdialenosťou. Penetračná kapacita týchto častíc je malá, takže ich možno zastaviť listom papiera.

Beta žiarenie

Elektróny sú emitované, ktoré majú veľkú energiu v dôsledku rozpadu protónov a neutrónov. Tento typ žiarenia je schopný prejsť niekoľko metrov a môže byť zastavený sklenenými, hliníkovými alebo drevenými doskami.

Gama žiarenie

Je to typ elektromagnetického žiarenia s vysokou energiou, ktorý pochádza z atómového jadra. Jadro prechádza z excitovaného stavu do nižšieho energetického a uvoľňuje sa elektromagnetické žiarenie.

Gama žiarenie má vysokú penetračnú silu a môže cestovať stovky metrov. Na zastavenie to vyžaduje dosky niekoľko centimetrov olova alebo až 1 meter betónu.

Druhy rádioaktívnej kontaminácie

Rádioaktívna kontaminácia môže byť definovaná ako začlenenie nežiaducich rádioaktívnych prvkov do životného prostredia. Rádioizotopy môžu byť prítomné vo vode, vzduchu, na zemi alebo v živých bytostiach.

Podľa pôvodu rádioaktivity je rádioaktívna kontaminácia dvojakého typu:

prírodné

Tento typ znečistenia pochádza z rádioaktívnych prvkov, ktoré sa vyskytujú v prírode. Prírodná rádioaktivita pochádza z kozmického žiarenia alebo z zemskej kôry.

Kozmické žiarenie je tvorené časticami s vysokou energiou prichádzajúcou z vesmíru. Tieto častice vznikajú pri výbuchoch supernov, v hviezdach a na Slnku.

Keď sa rádioaktívne prvky dostanú na Zem, sú odklonené elektromagnetickým poľom planéty. Avšak pri póloch nie je ochrana veľmi efektívna a môže vstúpiť do atmosféry.

Ďalším zdrojom prirodzenej rádioaktivity sú rádioizotopy prítomné v zemskej kôre. Tieto rádioaktívne prvky sú zodpovedné za udržiavanie vnútorného tepla planéty.

Hlavnými rádioaktívnymi prvkami plášťa Zeme sú urán, tórium a draslík. Zem stratila prvky s krátkymi rádioaktívnymi obdobiami, iné však majú život miliardy rokov. Medzi nimi sú urán235, urán238, tórium232 a draslíka40.

urán235, urán238 a tórium232 tvoria tri rádioaktívne jadrá prítomné v prachu, ktorý vytvára hviezdy. Tieto rozpadajúce sa rádioaktívne skupiny dávajú vznik iným prvkom s kratším polčasom rozpadu.

Z rozpadu uránu238 Radium sa tvorí a z tohto radónu (plynný rádioaktívny prvok). Radón je hlavným zdrojom prirodzenej rádioaktívnej kontaminácie.

umelý

Toto znečistenie je spôsobené ľudskými činnosťami, ako sú medicína, baníctvo, priemysel, jadrové testovanie a výroba energie.

V roku 1895 nemecký fyzik Roëntgen náhodne objavil umelé žiarenie. Výskumník zistil, že röntgenové lúče boli elektromagnetické vlny, ktoré boli spôsobené kolíziou elektrónov vo vákuovej trubici.

Umelé rádioizotopy sa vyrábajú v laboratóriu výskytom jadrových reakcií. V roku 1919 bol vyrobený prvý umelý rádioaktívny izotop z vodíka.

Umelé rádioaktívne izotopy sú produkované bombardovaním neutrónmi na rôzne atómy. Tieto, keď preniknú do jadier, ich dokážu destabilizovať a nabiť ich energiou.

Umelá rádioaktivita má mnoho aplikácií v rôznych oblastiach, ako sú medicína, priemysel a vojnové aktivity. V mnohých prípadoch sa tieto rádioaktívne prvky omylom uvoľňujú do životného prostredia, čo spôsobuje vážne problémy so znečistením.

príčiny

Rádioaktívna kontaminácia môže pochádzať z rôznych zdrojov, zvyčajne kvôli nesprávnemu zaobchádzaniu s rádioaktívnymi prvkami. Niektoré z najčastejších príčin sú uvedené nižšie.

Jadrové skúšky

Týka sa detonácie rôznych experimentálnych jadrových zbraní, hlavne na vývoj vojenských zbraní. Boli uskutočnené aj jadrové explózie s cieľom vykopať studne, ťažiť palivá alebo vybudovať niektoré infraštruktúry.

Jadrové testy môžu byť atmosférické (v atmosfére Zeme) stratosférické (mimo atmosféry planéty), pod vodou a pod zemou. Atmosferické sú najviac znečisťujúce, pretože produkujú veľké množstvo rádioaktívneho dažďa, ktorý sa rozptyľuje v niekoľkých kilometroch.

Rádioaktívne častice môžu kontaminovať vodné zdroje a dostať sa na zem. Táto rádioaktivita môže dosiahnuť rôzne trofické úrovne prostredníctvom potravinových reťazcov a ovplyvniť plodiny, a tak dosiahnuť ľudskú bytosť.

Jednou z hlavných foriem nepriamej rádioaktívnej kontaminácie je mlieko, ktoré môže postihnúť detskú populáciu.

Od roku 1945 sa na celom svete uskutočnilo približne 2 000 jadrových skúšok. V konkrétnom prípade Južnej Ameriky rádioaktívny spad postihol hlavne Peru a Čile.

Jadrové generátory (jadrové reaktory) \ t

Mnohé krajiny v súčasnosti využívajú jadrové reaktory ako zdroj energie. Tieto reaktory produkujú reťazovo riadené jadrové reakcie, zvyčajne štiepením jadra (prasknutie atómového jadra)..

K znečisteniu dochádza najmä v dôsledku úniku rádioaktívnych prvkov z jadrových elektrární. Environmentálne problémy spojené s jadrovými elektrárňami sú prítomné od polovice 40. rokov.

Keď sa v jadrových reaktoroch vyskytnú netesnosti, tieto znečisťujúce látky sa môžu pohybovať stovky kilometrov vzduchom, čo spôsobilo kontamináciu vody, pôdy a potravinových zdrojov, ktoré ovplyvnili okolité komunity..

Rádiologické nehody

Zvyčajne sa vyskytujú v súvislosti s priemyselnými činnosťami v dôsledku nedostatočnej manipulácie s rádioaktívnymi prvkami. V niektorých prípadoch obsluha neriadi zariadenie správne a môže vytvárať úniky do životného prostredia.

Môže sa vytvoriť ionizujúce žiarenie, ktoré môže spôsobiť poškodenie pracovníkov v priemysle, zariadení alebo ich uvoľnenie do atmosféry.

Ťažba uránu

Urán je prvok, ktorý sa nachádza v prírodných ložiskách v rôznych oblastiach planéty. Tento materiál je široko používaný ako surovina na výrobu energie v jadrových elektrárňach.

Keď sa vykonáva využívanie týchto ložísk uránu, vznikajú rádioaktívne zvyškové prvky. Vyrobené odpadové materiály sa uvoľňujú na povrch, kde sa akumulujú a môžu sa rozptýliť vetrom alebo dažďom.

Vyprodukovaný odpad vytvára veľké množstvo žiarenia gama, ktoré je veľmi škodlivé pre živé bytosti. Taktiež sa produkujú vysoké hladiny radónu a kontaminácia vodných zdrojov pri hladine podzemnej vody môže nastať vylúhovaním.

Radón je hlavným zdrojom kontaminácie pracovníkov týchto baní. Tento rádioaktívny plyn môže byť ľahko vdychovaný a vniknúť do dýchacích ciest, čím vzniká rakovina pľúc.

Lekárske činnosti

V rôznych aplikáciách nukleárnej medicíny sa produkujú rádioaktívne izotopy, ktoré sa potom musia zlikvidovať. Laboratórne materiály a odpadové vody sú zvyčajne kontaminované rádioaktívnymi prvkami.

Podobne, rádioterapeutické zariadenie môže generovať rádioaktívnu kontamináciu pre operátorov, ako aj pre pacientov.

Rádioaktívne materiály v prírode

Rádioaktívne materiály v prírode (NORM) sa bežne nachádzajú v životnom prostredí. Vo všeobecnosti nevytvárajú rádioaktívnu kontamináciu, ale rôzne ľudské aktivity majú tendenciu sústrediť sa a stávajú sa problémom.

Niektoré zdroje koncentrácie NORM materiálov sú spaľovanie minerálneho uhlia, palív na báze ropy a výroba hnojív.

V oblastiach spaľovania odpadu a rôznych tuhých odpadov môže akumulovať draslík40 a radón226. V oblastiach, kde je hlavným palivom drevené uhlie, sa vyskytujú aj rádioizotopy.

Fosforečná hornina používaná ako hnojivo obsahuje vysoké množstvo uránu a tória, zatiaľ čo radón a olovo sa hromadia v ropnom priemysle..

náraz

O životnom prostredí

Vodné zdroje môžu byť kontaminované rádioaktívnymi izotopmi, ktoré ovplyvňujú rôzne vodné ekosystémy. Podobne sú tieto kontaminované vody konzumované rôznymi ovplyvnenými organizmami.

Keď dôjde ku kontaminácii pôdy, stanú sa ochudobnenými, strácajú plodnosť a nemôžu sa používať v poľnohospodárskych činnostiach. Okrem toho rádioaktívna kontaminácia ovplyvňuje trofické reťazce v ekosystémoch.

Preto sú rastliny kontaminované rádioizotopmi cez pôdu a tieto prechádzajú na bylinožravce. Tieto zvieratá môžu trpieť mutáciami alebo umierať účinkom rádioaktivity.

Predátori sú ovplyvnení zníženou dostupnosťou potravín alebo sú kontaminovaní konzumáciou zvierat naložených rádioizotopmi.

O ľuďoch

Ionizujúce žiarenie môže spôsobiť smrteľné poškodenie ľudí. K tomu dochádza, pretože rádioaktívne izotopy poškodzujú štruktúru DNA, ktorá tvorí bunky.

V bunkách dochádza k rádiolýze (rozkladom žiarenia) tak DNA, ako aj vody v nej obsiahnutej. Výsledkom je bunková smrť alebo výskyt mutácií.

Mutácie môžu spôsobiť rôzne genetické abnormality, ktoré môžu spôsobiť dedičné defekty alebo ochorenia. Medzi najčastejšie ochorenia patrí rakovina, najmä rakovina štítnej žľazy, pretože fixuje jód.

Môže byť ovplyvnená aj kostná dreň, ktorá spôsobuje rôzne typy anémie a dokonca leukémiu. Aj imunitný systém môže byť oslabený, čo ho robí citlivejším na bakteriálne a vírusové infekcie.

Medzi ďalšie dôsledky patrí neplodnosť a malformácia plodov matiek vystavených rádioaktivite. Deti môžu mať problémy s učením, rast a malé mozgy.

Niekedy môže poškodenie spôsobiť bunkovú smrť, postihnúť tkanivá a orgány. Ak sú postihnuté životne dôležité orgány, môže dôjsť k smrti.

prevencia

Rádioaktívna kontaminácia je veľmi ťažké kontrolovať, keď sa vyskytne. Preto sa musí úsilie zamerať na prevenciu.

Rádioaktívny odpad

Nakladanie s rádioaktívnym odpadom je jednou z hlavných foriem prevencie. Musia byť usporiadané podľa bezpečnostných pravidiel, aby sa zabránilo kontaminácii ľudí, ktorí s nimi manipulujú.

Rádioaktívny odpad musí byť oddelený od ostatných materiálov a musí sa ľahšie znížiť jeho objem. V niektorých prípadoch sa spracovanie týchto odpadov uskutočňuje tak, aby sa z nich stali viac manipulovateľné pevné formy.

Následne sa rádioaktívny odpad musí umiestniť do vhodných nádob, aby sa zabránilo kontaminácii životného prostredia.

Kontajnery sa skladujú v izolovaných lokalitách s bezpečnostnými protokolmi alebo sa môžu pochovať hlboko v mori.

Jadrové elektrárne

Jedným z hlavných zdrojov rádioaktívnej kontaminácie sú jadrové elektrárne. Preto sa odporúča, aby boli postavené najmenej 300 km od mestských centier.

Je tiež dôležité, aby boli zamestnanci jadrových elektrární riadne vyškolení na manipuláciu so zariadením a na predchádzanie nehodám. Odporúča sa tiež, aby ľudia v okolí týchto zariadení poznali možné riziká a spôsoby konania v prípade jadrovej havárie..

Ochrana pracovníkov pracujúcich s rádioaktívnymi prvkami

Najúčinnejšou prevenciou proti rádioaktívnej kontaminácii je, že personál je vyškolený a má primeranú ochranu. Musí sa dosiahnuť, aby sa znížil čas vystavenia ľudí rádioaktivite.

Zariadenia musia byť vybudované vhodným spôsobom, aby sa zabránilo pórom a trhlinám, kde sa môžu hromadiť rádioizotopy. Musíte mať dobré ventilačné systémy s filtrami, ktoré zabraňujú úniku odpadu do životného prostredia.

Zamestnanci musia mať primeranú ochranu, ako sú obrazovky a ochranný odev. Okrem toho by sa mali odevy a vybavenie pravidelne dekontaminovať.

liečba

Existujú niektoré opatrenia, ktoré možno prijať na zmiernenie symptómov rádioaktívnej kontaminácie. Môžu to byť krvné transfúzie, posilnenie imunitného systému alebo transplantácia kostnej drene.

Tieto liečby sú však paliatívne, pretože je veľmi ťažké eliminovať rádioaktivitu z ľudského tela. Lieky však v súčasnosti prebiehajú s chelatačnými molekulami, ktoré môžu izolovať rádioizotopy v tele.

Chelátory (netoxické molekuly) sa viažu na rádioaktívne izotopy tvoriace stabilné komplexy, ktoré môžu byť eliminované z tela. Dokázali syntetizovať chelatačné činidlá, ktoré sú schopné eliminovať až 80% kontaminácie.

Príklady miest kontaminovaných rádioaktivitou

Od využívania jadrovej energie pri rôznych ľudských činnostiach sa vyskytli rôzne rádioaktívne nehody. Na to, aby títo ľudia poznali ich závažnosť, bol stanovený rozsah jadrových havárií.

Medzinárodná organizácia pre atómovú energiu (INES) bola navrhnutá Medzinárodnou organizáciou pre atómovú energiu v roku 1990. INES má stupnicu od 1 do 7, kde 7 označuje vážnu nehodu.

Najzávažnejšie príklady rádioaktívnej kontaminácie sú uvedené nižšie.

Hirošima a Nagasaki (Japonsko)

Jadrové bomby sa začali rozvíjať v 40. rokoch dvadsiateho storočia na základe štúdií Alberta Einsteina. Tieto jadrové zbrane použili Spojené štáty počas druhej svetovej vojny.

6. augusta 1945 vybuchla nad mestom Hirošima bomba obohatená uránom. To viedlo k tepelnej vlne asi 300 000 ° C a veľkému roztrhnutiu gama žiarenia.

Následne došlo k rádioaktívnemu spadu, ktorý bol rozptýlený vetrom, čím sa kontaminácia dostala do väčšej vzdialenosti. Asi 100.000 ľudí zomrelo pri explózii a 10 000 viac v nasledujúcich rokoch kvôli účinkom rádioaktivity..

9. augusta 1945 v meste Nagasaki vybuchla druhá atómová bomba. Táto druhá bomba bola obohatená o plutónium a bola silnejšia ako Hirošima.

V oboch mestách prežili výbuchu mnohé zdravotné problémy. Riziko rakoviny v populácii sa tak medzi rokmi 1958 a 1998 zvýšilo o 44%.

V súčasnosti stále pretrvávajú dôsledky rádioaktívnej kontaminácie týchto čerpadiel. Predpokladá sa, že žije viac ako 100 000 ľudí postihnutých žiarením, vrátane tých, ktorí boli v maternici.

V tejto populácii sú vysoké miery leukémie, sarkómov, karcinómov a glaukómov. Skupina detí vystavených ožarovaniu v maternici prezentovala chromozomálne aberácie.

Černobyľ (Ukrajina)

Považuje sa za jednu z najzávažnejších jadrových havárií v histórii. Stalo sa to 26. apríla 1986 v jadrovej elektrárni a je na úrovni 7 v INES.

Pracovníci vykonávali test simulujúci prerušenie výkonu a jeden z reaktorov bol prehriatý. To spôsobilo explóziu vodíka v reaktore a viac ako 200 ton rádioaktívneho materiálu bolo uvrhnutých do atmosféry.

Počas explózie zomrelo viac ako 30 ľudí a rádioaktívny spád sa rozšíril na niekoľko kilometrov. Predpokladá sa, že v dôsledku rádioaktivity zomrelo viac ako 100 000 ľudí.

Úroveň výskytu rôznych typov rakoviny sa v postihnutých oblastiach Bieloruska a Ukrajiny zvýšila o 40%. Jednou z najčastejších rakovín je rakovina štítnej žľazy, ako aj leukémia.

Stavy spojené s dýchacími a tráviacimi systémami boli tiež pozorované v dôsledku vystavenia rádioaktivite. V prípade detí, ktoré boli v maternici, viac ako 40% malo imunologické nedostatky.

Vyskytli sa aj genetické anomálie, zvýšené ochorenia reprodukčného a močového systému, ako aj predčasné starnutie.

Fukushima Daiichi (Japonsko)

Táto nehoda bola výsledkom veľkého zemetrasenia 9, ktoré 11. novembra 2011 otrasilo Japonsko. Následne došlo k cunami, ktoré deaktivovali chladiace a elektrické systémy troch reaktorov jadrovej elektrárne Fukušima..

V reaktoroch sa vyskytlo niekoľko explózií a požiarov a vytvorili sa radiačné filtrácie. Táto nehoda bola pôvodne klasifikovaná ako úroveň 4, ale kvôli jej dôsledkom bola neskôr zvýšená na úroveň 7. \ t.

Väčšina rádioaktívnej kontaminácie išla do vody, hlavne do mora. V tomto závode sú v súčasnosti veľké skladovacie nádrže na kontaminovanú vodu.

Predpokladá sa, že tieto kontaminované vody predstavujú riziko pre ekosystémy Tichého oceánu. Jedným z najťažších rádioizotopov je cézium, ktoré sa ľahko pohybuje vo vode a môže sa hromadiť v bezstavovcoch.

Explózia nespôsobila priame radiačné úmrtia a úrovne vystavenia rádioaktivite boli nižšie ako v Černobyle. Niektorí pracovníci však prezentovali zmeny v DNA v priebehu niekoľkých dní po nehode.

Podobne sa zistili genetické zmeny u niektorých populácií zvierat podrobených ožarovaniu.

referencie

  1. Greenpeace International (2006) Katastrofa v Černobyle, dôsledky pre ľudské zdravie. Zhrnutie 20 pp.
  2. Hazra G (2018) Rádioaktívne znečistenie: prehľad. Holistický prístup k životnému prostrediu 8: 48-65.
  3. Pérez B (2015) Štúdium znečistenia životného prostredia prírodnými rádioaktívnymi prvkami. Práca sa uchádza o bakalársky titul z fyziky. Prírodovedecká fakulta, Pápežská katolícka univerzita v Peru. Lima, Peru. 80 pp
  4. Osores J (2008) Environmentálna rádioaktívna kontaminácia neotropných látok. Biológ 6: 155-165.
  5. Siegel a Bryan (2003) Environmentálna geochémia rádioaktívnej kontaminácie. Sandia National Laboratories, Albuquerque, USA. 115 pp.
  6. Ulrich K (2015) Účinky Fukušimy, pokles jadrového priemyslu sa ponáhľa. Správa Greenpeace. 21 pp.