Вплив радіоактивних речовин на рослинний і тваринний світ

Деякі хімічні елементи радіоактивні: їх мимовільний розпад і перетворення в елементи з іншими порядковими номерами супроводжується випромінюванням. При розпаді радіоактивної речовини його маса з часом зменшується. Теоретично вся маса радіоактивного елемента зникає за нескінченно велику годину. Годину, після закінчення якого маса зменшується удвічі, називається періодом напіврозпаду. Для різних радіоактивних речовин період напіврозпаду змінюється в широких межах: від декількох годин (у 41 Ar він рівний 2 ч) до декількох мільярдів літ (238U - 4,5 млрд. літ)

Боротьба з радіоактивним забрудненням середовища може носити лише попереджувальний характер, оскільки не існує ніяких способів біологічного розкладання і інших механізмів, що дозволяють нейтралізувати цей вид зараження природного середовища. Найбільшу небезпеку представляють радіоактивні речовини з періодом напіврозпаду від декількох тижнів до декількох років: цього годині достатньо для проникнення таких речовин в організм рослин і тварин.

Розповсюджуючись по харчовому ланцюгу (від рослин до тварин), радіоактивні речовини з продуктами харчування поступають в організм людини і можуть нагромаджуватися в такій кількості, яку здатний нанести шкода здоров'ю людини.

При однаковому рівні забруднення середовища ізотопи простих елементів (14С, 32З, 45Са, 35S, 3Н і ін.) є основними доданками живої речовини (рослин і тварин), більш небезпечні, ніж радіоактивні речовини, що рідко зустрічаються, слабо що поглинаються організмами.

Найбільш небезпечні серед радіоактивних речовин 90 Sr м 137Сs утворюються при ядерних вибухах в атмосфері, а також поступають в оточуючу середовище з відходами атомної промисловості. Завдяки хімічній схожості з кальцієм 90Sr легко проникає в кісткову тканину хребетних, тоді як 137 Cs нагромаджується в м'язах заміщаючи калій.

Випромінювання радіоактивних речовин надають наступну дію на організм:

ослабляють опромінений організм, уповільнюють зростання, знижують опірність до інфекцій і імунітет організму;

зменшують тривалість життя, скорочують показники природного приросту через тимчасову або повну стерилізацію;

різними способами вражають гени, наслідки якого виявляються в іншому або третьому поколіннях;

надають кумулятивну (що нагромаджується) дію, викликаючи необоротні ефекти.

Тяжкість наслідків опромінювання залежить від кількості поглиненої організмом енергії (радіації), що випромінює радіоактивною речовиною. Одиницею цієї енергії служити 1 ряд - це доза опромінювання, при якій 1 г живої речовини поглинає 10-5 Дж енергії.

Встановлено, що при дозі, що перевищує 1000 радій, людина гине; при дозі 7000 і 200 радій смертельний результат наголошується в 90 і 10% випадків відповідно; у разі дози 100 рада людина виживає, проте значно зростає вірогідність захворювання раком, а також вірогідність повної стерилізації.

Найбільше забруднення радіоактивного розпаду викликали вибухи атомних і водневих бомб, випробування яких особливо широко проводилося в 1954-1962 рр. В до 1963 р., коли був підписаний Договір про заборону випробувань ядерної зброї в атмосфері, в космічному просторі і під водою, в атмосфері вже знаходилися продукти вибуху загальною потужністю понад 170 Мт (це приблизно потужність вибуху 85000 бомб, подібних скиненій на Хіросіму).

Другу джерело радіоактивних домішок - атомна промисловість. Домішки поступають в оточуючу середовище при здобичі і збагаченні викопної сировини, використовуванні його в реакторах, переробці ядерного пального в установках.

Найсерйозніше забруднення середовища пов'язано з роботою заводів по збагаченню і переробці атомної сировини. Велика частина радіоактивних домішок міститься в стічних водах. Які збираються і зберігаються в герметичних судинах. Проте 85Кr,133 Хе і частина 131 I потрапляють в атмосферу з випарників, що використовуються для ущільнення радіоактивних відходів. Тритій і частина продуктів розпаду (90Sr, 137Cs, 106 Ru, 131 I) скидаються в річки і моря, разом з малоактивними рідинами (невеликий завод по виробництву атомного пального щорічно скидає від 500 до 1500 т води, зараженої цими ізотопами). Згідно наявним оцінкам, до 2000 р. щорічна кількість відходів атомної промисловості в США досягла 4250 т (що еквівалентно масі відходів, які могла б утворитися при вибуху 8 млн. бомб типу скиненої на Хіросіму). Для дезактивації радіоактивних відходів до їх повної безпеки необхідний годину, рівний приблизно 20 періодам напіврозпаду (це близько 640 років для 137Сs і 490 тис. років для 239 Ru). Навряд чи можна поручитися за герметичність контейнерів, в яких зберігаються відходи, протягом таких тривалих інтервалів годині.

Таким чином, зберігання відходів атомної енергетики представляється найгострішою проблемою охорони середовища від радіоактивного зараження. Теоретично, правда, можливо створити атомні електростанції з практично нульовим викидом радіоактивних домішок. Але в цьому випадку виробництво енергії на атомній станції виявляється істотно дорожче, ніж на теплової електростанції.

Оскільки виробництво енергії, засноване на викопному паливі (вугілля, нафта, газ, також супроводжується забрудненням середовища, а запаси самого викопного палива обмежені, більшість дослідників, що займаються проблемами енергетики і охорони середовища прийшли до висновку: атомна енергетика здатна не тільки задовольняти всі зростаючі споживи суспільства в енергії, але і забезпечити охорону природного середовища і людини краще ніж це може бути здійснено при виробництві такої ж кількості енергії на основі хімічних джерел (спалювання вуглеводнів). При цьому особливу увагу слідує виділити заходам, що виключають ризик радіоактивного забруднення середовища (у тому числі і у далекому майбутньому), зокрема забезпечити незалежність органів по контролю за викидами від відомств, відповідальних за виробництво атомної енергії.

Встановлені гранично допустимі дози іонізуючої радіації, засновані на наступній вимозі: доза не повинна перевищувати подвоєного середнього значення дози опромінювання, якому людина піддається в природних умовах. При цьому передбачається, що люди добрі пристосувалися до природної радіоактивності середовища. Більш того, відомі групи людей, що живуть в районах з високою радіоактивністю, значно перевищуючій середню по земній кулі (так в одному з районів Бразилії жителі за рік одержують близько 1600 мрад, що в 10-20 разів більше звичайної дози опромінювання). В середньому доза іонізуючої радіації, одержуваної за рік кожним жителем планети, коливається між 50 і 200 мрад, причому на частку природної радіоактивності (космічне проміння) доводитися близько 25 млрд. радіоактивності гірських порід - приблизно 50-15- мрад. Слід також враховувати ті дози, які одержує людина від штучних джерел опромінювання. У Великобританії, наприклад, щорічно при рентгеноскопічних обстеженнях людина одержує близько 100 мрад. Випромінювань телевізора - приблизно 10 мрад. Відходів атомної промисловості і радіоактивних опадів - близько 3 мрад.