Vrste radioaktivne kontaminacije, vzroki, posledice, preprečevanje, zdravljenje in primeri



The radioaktivno kontaminacijo opredeljena je kot vključitev neželenih radioaktivnih elementov v okolje. To so lahko naravni (radioizotopi v okolju) ali umetni (radioaktivni elementi, ki jih proizvajajo ljudje)..

Med vzroki za radioaktivno kontaminacijo so jedrski poskusi, ki se izvajajo za vojne namene. To lahko povzroči radioaktivne padavine, ki potujejo več kilometrov po zraku.

Nesreče v jedrskih elektrarnah za pridobivanje energije so še en pomemben vzrok radioaktivne kontaminacije. Nekateri viri onesnaženja so rudniki urana, medicinske dejavnosti in proizvodnja radona.

Ta vrsta onesnaževanja okolja ima resne posledice za okolje in ljudi. Prizadete so trofične verige ekosistemov in ljudje imajo lahko resne zdravstvene težave, ki povzročajo njihovo smrt.

Glavna rešitev za radioaktivno kontaminacijo je preprečevanje; morajo biti vzpostavljeni varnostni protokoli za ravnanje z radioaktivnimi odpadki in njihovo skladiščenje ter za potrebno opremo.

Med kraji z velikimi problemi onesnaženja z radioaktivnostjo imamo Hirošimo in Nagasaki (1945), Fukušima (2011) in Černobil v Ukrajini (1986). V vseh primerih so bili učinki na zdravje izpostavljenih ljudi resni in so povzročili številne smrti.

Indeks

  • 1 Vrste sevanja
    • 1.1 Alfa sevanje
    • 1.2 Beta sevanje
    • 1.3 Gama sevanje
  • 2 Vrste radioaktivne kontaminacije
    • 2.1 Naravna
    • 2.2 Umetno
  • 3 Vzroki
    • 3.1 Jedrski testi
    • 3.2 Jedrski generatorji (jedrski reaktorji)
    • 3.3 Radiološke nesreče
    • 3.4 Izkopavanje urana
    • 3.5 Medicinske dejavnosti
    • 3.6 Radioaktivni materiali v naravi
  • 4 Posledice
    • 4.1 O okolju
    • 4.2 O ljudeh
  • 5 Preprečevanje
    • 5.1 Radioaktivni odpadki
    • 5.2 Jedrske elektrarne
    • 5.3 Varstvo osebja, ki dela z radioaktivnimi elementi
  • 6 Zdravljenje
  • 7 Primeri mest, onesnaženih z radioaktivnostjo
    • 7.1 Hirošima in Nagasaki (Japonska)
    • 7.2 Černobil (Ukrajina)
    • 7,3 Fukushima Daiichi (Japonska)
  • 8 Reference

Vrste sevanja

Radioaktivnost je pojav, pri katerem nekatera telesa oddajajo energijo v obliki delcev (corpuscular radiation) ali elektromagnetnih valov. To nastanejo s tako imenovanimi radioizotopi.

Radioizotopi so atomi istega elementa, ki imajo nestabilno jedro in se morajo razpadati, dokler ne dosežejo stabilne strukture. Ko razpadejo, atomi oddajajo energijo in delce, ki so radioaktivni.

Radioaktivno sevanje imenujemo tudi ionizirajoče, ker lahko povzroči ionizacijo (izgubo elektronov) atomov in molekul. Ta sevanja so lahko treh vrst:

Alfa sevanje

Delci se oddajajo iz ioniziranih jeder helija, ki lahko potujejo zelo kratke razdalje. Sposobnost prodiranja teh delcev je majhna, zato jih lahko ustavimo s papirjem.

Beta sevanje

Elektroni se oddajajo z veliko energijo zaradi razpada protonov in nevtronov. Ta vrsta sevanja lahko potuje več metrov in se lahko ustavi s steklenimi, aluminijastimi ali lesenimi ploščami.

Gama sevanje

Je vrsta elektromagnetnega sevanja z visoko energijo, ki izvira iz atomskega jedra. Jedro gre iz vzbujenega stanja v nižjo energijo in sprosti se elektromagnetno sevanje.

Gama sevanje ima visoko penetracijsko moč in lahko potuje na stotine metrov. Za ustavitev je potrebno uporabiti plošče več centimetrov svinca ali do 1 m betona.

Vrste radioaktivne kontaminacije

Radioaktivno kontaminacijo lahko opredelimo kot vključitev neželenih radioaktivnih elementov v okolje. Radioizotopi so lahko prisotni v vodi, zraku, na zemlji ali v živih bitjih.

Glede na izvor radioaktivnosti je radioaktivna kontaminacija dveh vrst:

Naravna

Ta vrsta onesnaževanja prihaja iz radioaktivnih elementov, ki se pojavljajo v naravi. Naravna radioaktivnost izvira iz kozmičnih žarkov ali zemeljske skorje.

Kozmično sevanje sestavljajo delci z visoko energijo, ki prihajajo iz vesolja. Ti delci nastanejo, ko pride do eksplozij supernove, v zvezdah in na Soncu.

Ko radioaktivni elementi dosežejo Zemljo, jih preusmeri elektromagnetno polje planeta. Na polih pa zaščita ni zelo učinkovita in lahko vstopi v ozračje.

Drugi vir naravne radioaktivnosti so radioizotopi, ki so prisotni v zemeljski skorji. Ti radioaktivni elementi so odgovorni za vzdrževanje notranje toplote planeta.

Glavni radioaktivni elementi zemeljskega plašča so uran, torij in kalij. Zemlja je izgubila elemente s kratkimi radioaktivnimi obdobji, druge pa živijo milijarde let. Med slednjimi so uran235, uran238, torij232 in kalija40.

Uran235, uran238 in torij232 tvorijo tri radioaktivne jedre, prisotne v prahu, ki izvira iz zvezd. Te razpadajoče radioaktivne skupine povzročajo nastanek drugih elementov s krajšimi razpolovnimi časi.

Iz razpada urana238 nastane radij in iz tega radona (plinasti radioaktivni element). Radon je glavni vir naravnega radioaktivnega onesnaženja.

Umetno

To onesnaževanje povzročajo človekove dejavnosti, kot so medicina, rudarstvo, industrija, preskušanje jedrskih elektrarn in proizvodnja električne energije.

V letu 1895 je nemški fizik Roëntgen po naključju odkril umetno sevanje. Raziskovalec je ugotovil, da so rentgenski žarki elektromagnetni valovi, ki jih je povzročil trk elektronov v vakuumski cevi.

Umetni radioizotopi se proizvajajo v laboratoriju s pojavom jedrskih reakcij. Leta 1919 so iz vodika pridobili prvi umetni radioaktivni izotop.

Umetni radioaktivni izotopi se proizvajajo iz bombardiranja z nevtroni na različne atome. Ti, ko prodirajo v jedra, jih lahko destabilizirajo in napolnijo z energijo.

Umetna radioaktivnost ima številne aplikacije na različnih področjih, kot so medicina, industrija in vojne dejavnosti. V mnogih primerih so ti radioaktivni elementi pomotoma izpuščeni v okolje in povzročajo resne težave z onesnaževanjem.

Vzroki

Radioaktivna kontaminacija lahko izvira iz različnih virov, ponavadi zaradi nepravilnega ravnanja z radioaktivnimi elementi. Spodaj so navedeni nekateri najpogostejši vzroki.

Jedrski testi

Nanaša se na detonacijo različnih poskusnih jedrskih orožij, predvsem za razvoj vojaškega orožja. Izvedene so bile tudi jedrske eksplozije za kopanje vodnjakov, pridobivanje goriv ali izgradnjo nekaterih infrastruktur.

Jedrski testi so lahko atmosferski (v zemeljski atmosferi) stratosferski (zunaj atmosfere planeta), pod vodo in pod zemljo. Najbolj onesnažujejo atmosferske, saj proizvajajo veliko radioaktivnega dežja, ki se razprši v nekaj kilometrih.

Radioaktivni delci lahko onesnažijo vodne vire in dosežejo tla. Ta radioaktivnost lahko doseže različne trofične ravni skozi prehranjevalne verige in vpliva na pridelke in tako doseže človeško bitje.

Ena od glavnih oblik posredne radioaktivne kontaminacije je mleko, ki lahko vpliva na otroško populacijo.

Od leta 1945 je bilo po vsem svetu izvedenih okoli 2.000 jedrskih poskusov. V posebnem primeru Južne Amerike so radioaktivni padci vplivali predvsem na Peru in Čile.

Jedrski generatorji (jedrski reaktorji)

Številne države zdaj uporabljajo jedrske reaktorje kot vir energije. Ti reaktorji proizvajajo verižno nadzorovane jedrske reakcije, običajno z jedrsko fisijo (razpok atomskega jedra)..

Onesnaženje nastane predvsem zaradi uhajanja radioaktivnih elementov iz jedrskih elektrarn. Okoljski problemi, povezani z jedrskimi elektrarnami, so prisotni že od sredine 40. let prejšnjega stoletja.

Ko pride do uhajanja v jedrskih reaktorjih, lahko ta onesnaževala prenašajo stotine kilometrov skozi zrak, kar je povzročilo onesnaženje vode, kopnega in virov hrane, ki so prizadeli bližnje skupnosti..

Radiološke nesreče

Običajno se pojavljajo v povezavi z industrijskimi dejavnostmi zaradi neustreznega ravnanja z radioaktivnimi elementi. V nekaterih primerih upravljavci opreme ne ravnajo pravilno in lahko povzročijo uhajanje v okolje.

Lahko nastane ionizirajoče sevanje, ki lahko povzroči škodo industrijskim delavcem, opremi ali se sprosti v ozračje.

Rudarstvo urana

Uran je element, ki ga najdemo v naravnih usedlinah na različnih območjih planeta. Ta material se pogosto uporablja kot surovina za proizvodnjo energije v jedrskih elektrarnah.

Pri izkoriščanju teh nahajališč urana nastajajo radioaktivni preostali elementi. Nastali odpadni material se sprosti na površino, kjer se kopičijo in se lahko razpršijo zaradi vetra ali dežja.

Nastali odpadki ustvarjajo veliko količino gama sevanja, ki je zelo škodljiva za živa bitja. Prav tako se proizvajajo visoke ravni radona in onesnaženje vodnih virov na ravni vode lahko pride do izpiranja.

Radon je glavni vir kontaminacije delavcev teh rudnikov. Ta radioaktivni plin se lahko z lahkoto vdihne in vdre v dihalne poti, kar povzroči nastanek pljučnega raka.

Medicinske dejavnosti

Pri različnih aplikacijah nuklearne medicine se proizvajajo radioaktivni izotopi, ki jih je treba nato zavreči. Laboratorijski materiali in odpadne vode so običajno onesnaženi z radioaktivnimi elementi.

Prav tako lahko radioterapijska oprema povzroči radioaktivno kontaminacijo operaterjem in bolnikom.

Radioaktivni materiali v naravi

Radioaktivni materiali v naravi (NORM) se običajno nahajajo v okolju. Običajno ne povzročajo radioaktivne kontaminacije, vendar se različne človeške dejavnosti pogosto koncentrirajo in postajajo problem.

Nekateri viri koncentracije NORM materialov so sežiganje premoga, naftnih goriv in proizvodnja gnojil..

Na območjih sežiganja smeti in različnih trdnih odpadkov se lahko nabira kalij40 in radona226. Na območjih, kjer je oglje glavno gorivo, se pojavijo tudi radioizotopi.

Fosforna kamnina, ki se uporablja kot gnojilo, vsebuje visoko vsebnost urana in torija, medtem ko se radon in svinec kopičita v naftni industriji.

Posledice

O okolju

Vodni viri so lahko kontaminirani z radioaktivnimi izotopi, ki vplivajo na različne vodne ekosisteme. Tudi te onesnažene vode porabijo različni prizadeti organizmi.

Ko pride do onesnaženja tal, postanejo osiromašeni, izgubijo plodnost in se ne morejo uporabljati v kmetijskih dejavnostih. Poleg tega radioaktivna kontaminacija vpliva na trofične verige v ekosistemih.

Tako so rastline kontaminirane z radioizotopi skozi zemljo in te preidejo na rastlinojedce. Te živali lahko trpijo mutacije ali umrejo zaradi učinka radioaktivnosti.

Predatorji so prizadeti zaradi manjše razpoložljivosti hrane ali kontaminacije z uživanjem živali, obremenjenih z radioizotopi.

O ljudeh

Ionizirajoče sevanje lahko povzroči smrtno škodo ljudi. To se zgodi zato, ker radioaktivni izotopi poškodujejo strukturo DNK, ki sestavlja celice.

V celicah se pojavi radioliza (razgradnja sevanja) tako DNK kot vode, ki jo vsebuje. To ima za posledico celično smrt ali pojav mutacij.

Mutacije lahko povzročijo različne genetske nepravilnosti, ki lahko povzročijo dedne okvare ali bolezni. Med najpogostejšimi boleznimi so rak, še posebej rak ščitnice, ker določa jod.

Lahko se prizadene tudi kostni mozeg, ki povzroča različne vrste anemije in celo levkemijo. Prav tako se lahko oslabi imunski sistem, zaradi česar je bolj občutljiv na bakterijske in virusne okužbe.

Med drugimi posledicami je neplodnost in deformiranost plodov mater, ki so izpostavljene radioaktivnosti. Otroci imajo lahko težave z učenjem, rast in majhne možgane.

Včasih lahko poškodbe povzročijo celično smrt, ki prizadene tkiva in organe. Če so prizadeti vitalni organi, lahko pride do smrti.

Preprečevanje

Radioaktivno kontaminacijo je zelo težko nadzorovati, ko se pojavi. Zato se morajo prizadevanja osredotočiti na preprečevanje.

Radioaktivni odpadki

Ravnanje z radioaktivnimi odpadki je ena od glavnih oblik preprečevanja. Ti morajo biti urejeni v skladu z varnostnimi predpisi, da se prepreči kontaminacija ljudi, ki jih manipulirajo.

Radioaktivne odpadke je treba ločiti od drugih materialov in poskušati zmanjšati njegovo prostornino, ki jo je treba lažje obdelati. V nekaterih primerih se obdelava teh odpadkov izvede tako, da se pretvori v trdnejše oblike, ki jih je mogoče manipulirati.

Nato je treba radioaktivne odpadke namestiti v ustrezne posode, da se prepreči onesnaženje okolja.

Posode so shranjene na ločenih mestih z varnostnimi protokoli ali pa so lahko zakopane globoko v morje.

Jedrske elektrarne

Eden glavnih virov radioaktivne kontaminacije so jedrske elektrarne. Zato je priporočljivo, da se zgradijo vsaj 300 km od mestnih središč.

Prav tako je pomembno, da so zaposleni v jedrskih elektrarnah ustrezno usposobljeni za ravnanje z opremo in se izogibajo nesrečam. Priporočljivo je tudi, da ljudje v bližini teh objektov poznajo možna tveganja in načine ukrepanja v primeru jedrske nesreče..

Varstvo osebja, ki dela z radioaktivnimi elementi

Najbolj učinkovito preprečevanje radioaktivnega onesnaženja je, da je osebje usposobljeno in ima ustrezno zaščito. Doseči je treba, da se zmanjša čas izpostavljenosti ljudi radioaktivnosti.

Objekti morajo biti zgrajeni na ustrezen način, pri čemer se izogibajo pore in razpokam, kjer se lahko kopičijo radioizotopi. Imeti morate dobre prezračevalne sisteme, s filtri, ki preprečujejo sproščanje odpadkov v okolje.

Zaposleni morajo imeti ustrezno zaščito, kot so zasloni in zaščitna oblačila. Poleg tega je treba oblačila in opremo, ki se uporablja, občasno dekontaminirati.

Zdravljenje

Za ublažitev simptomov radioaktivne kontaminacije je mogoče sprejeti nekatere ukrepe. Te lahko vključujejo transfuzije krvi, izboljšanje imunskega sistema ali presaditev kostnega mozga.

Vendar pa so ti postopki paliativni, ker je zelo težko odstraniti radioaktivnost iz človeškega telesa. Vendar pa so trenutno v teku zdravljenja s kelatnimi molekulami, ki lahko izolirajo radioizotope v telesu.

Helatorji (netoksične molekule) se vežejo na radioaktivne izotope, ki tvorijo stabilne komplekse, ki jih lahko izločimo iz telesa. Sposobni so sintetizirati kelante, ki lahko odpravijo do 80% kontaminacije.

Primeri mest, onesnaženih z radioaktivnostjo

Od uporabe jedrske energije v različnih človeških dejavnostih so se pojavile različne radioaktivne nesreče. Da bi prizadeti ljudje vedeli za resnost teh dogodkov, je bil ugotovljen obseg jedrskih nesreč.

Mednarodno lestvico za jedrske nesreče (INES) je predlagala Mednarodna organizacija za atomsko energijo leta 1990. INES ima lestvico od 1 do 7, kjer 7 označuje resno nesrečo.

Najresnejši primeri radioaktivne kontaminacije so navedeni spodaj.

Hirošima in Nagasaki (Japonska)

Jedrske bombe so se začele razvijati v štiridesetih letih dvajsetega stoletja na podlagi študij Alberta Einsteina. Ta jedrska orožja so ZDA uporabljale med drugo svetovno vojno.

6. avgusta 1945 je bomba, obogatena z uranom, eksplodirala nad mestom Hirošima. To je povzročilo vročinski val približno 300.000 ° C in veliko sevanje gama sevanja.

Kasneje je prišlo do radioaktivnega padca, ki ga je veter raztresel, kar je povzročilo onesnaženje na večji razdalji. Pri eksploziji je umrlo okoli 100.000 ljudi, v naslednjih letih pa 10.000 ljudi zaradi radioaktivnosti..

9. avgusta 1945 je v mestu Nagasaki eksplodirala druga jedrska bomba. Ta druga bomba je bila obogatena s plutonijem in je bila močnejša od Hirošime.

V obeh mestih so preživeli eksplozijo predstavili številne zdravstvene težave. Tako se je tveganje za nastanek raka v populaciji med letoma 1958 in 1998 povečalo za 44%.

Trenutno še vedno obstajajo posledice radioaktivne kontaminacije teh črpalk. Šteje se, da živi več kot 100.000 ljudi, ki jih je prizadelo sevanje, vključno s tistimi, ki so bili v maternici.

V tej populaciji so visoke stopnje levkemije, sarkomov, karcinomov in glavkomov. Skupina otrok, izpostavljenih sevanju v maternici, je pokazala kromosomske aberacije.

Černobil (Ukrajina)

Šteje se za eno najresnejših jedrskih nesreč v zgodovini. To se je zgodilo 26. aprila 1986 v jedrski elektrarni in je na ravni 7 v INES.

Delavci so izvedli test, ki je simuliral izpad električne energije in eden od reaktorjev je bil pregret. To je povzročilo eksplozijo vodika v reaktorju in v ozračje je bilo vrženih več kot 200 ton radioaktivnih snovi.

Med eksplozijo je umrlo več kot 30 ljudi, radioaktivni padci pa so se razširili nekaj kilometrov. Šteje se, da je zaradi radioaktivnosti umrlo več kot 100.000 ljudi.

Stopnja pojavnosti različnih vrst raka se je povečala za 40% na prizadetih območjih Belorusije in Ukrajine. Eden najpogostejših oblik raka je rak ščitnice in levkemija.

Stanja, povezana z dihalnim in prebavnim sistemom, so opazili tudi zaradi izpostavljenosti radioaktivnosti. Pri otrocih, ki so bili v maternici, jih je bilo več kot 40% imunoloških pomanjkljivosti.

Pojavile so se tudi genetske anomalije, povečane bolezni reproduktivnega in sečil ter prezgodnje staranje.

Fukushima Daiichi (Japonska)

Ta nesreča je bila posledica potresa magnitude 9, ki je prizadel Japonsko 11. marca 2011. Kasneje je prišlo do cunamija, ki je onesposobil hladilne in elektroenergetske sisteme treh reaktorjev v jedrski elektrarni Fukušima..

V reaktorjih je prišlo do več eksplozij in požarov, nastala pa je tudi filtracija sevanja. Nesreča je bila najprej razvrščena v raven 4, vendar je bila zaradi njenih posledic pozneje dvignjena na raven 7.

Večina radioaktivne kontaminacije je šla v vodo, predvsem v morje. V tem obratu trenutno obstajajo velike skladiščne cisterne za onesnaženo vodo.

Šteje se, da so te onesnažene vode nevarne za ekosisteme Tihega oceana. Eden najbolj problematičnih radioizotopov je cezij, ki se zlahka premika v vodi in se lahko kopiči v nevretenčarjih.

Eksplozija ni povzročila neposrednih smrti zaradi sevanja, ravni izpostavljenosti radioaktivnosti pa so bile nižje od tistih v Černobilu. Vendar pa so nekateri delavci v nekaj dneh po nesreči predstavili spremembe DNK.

Prav tako so bile odkrite genske spremembe pri nekaterih populacijah živali, ki so bile izpostavljene sevanju.

Reference

  1. Greenpeace International (2006) Černobilska katastrofa, posledice za zdravje ljudi. Povzetek 20 str.
  2. Hazra G (2018) Radioaktivno onesnaževanje: pregled. Celostni pristop k okolju 8: 48-65.
  3. Pérez B (2015) Študija onesnaženosti okolja zaradi naravnih radioaktivnih elementov. Diplomsko delo za pridobitev univerzitetne diplome iz fizike. Fakulteta za znanost in inženirstvo, Papinska katoliška univerza v Peruju. Lima, Peru. 80 str
  4. Osores J (2008) Radioaktivna kontaminacija okolja v neotropih. Biolog 6: 155-165.
  5. Siegel in Bryan (2003) Okoljska geokemija radioaktivne kontaminacije. Sandia National Laboratories, Albuquerque, ZDA. 115 str.
  6. Ulrich K (2015) Učinki Fukušime, upad jedrske industrije, hiti. Greenpeaceovo poročilo. 21 str.