Rodzaje, przyczyny, konsekwencje, zapobieganie, leczenie i przykłady zanieczyszczeń radioaktywnych
The skażenie radioaktywne definiuje się go jako włączenie niepożądanych pierwiastków radioaktywnych do środowiska. Może to być naturalne (radioizotopy obecne w środowisku) lub sztuczne (pierwiastki promieniotwórcze wytwarzane przez ludzi).
Wśród przyczyn skażenia radioaktywnego są testy jądrowe, które są przeprowadzane w celach wojennych. Mogą one generować radioaktywne deszcze, które przemieszczają się kilka kilometrów w powietrzu.
Wypadki w elektrowniach jądrowych w celu uzyskania energii są kolejną główną przyczyną skażenia radioaktywnego. Niektóre źródła zanieczyszczeń to kopalnie uranu, działalność medyczna i produkcja radonu.
Ten rodzaj zanieczyszczenia środowiska ma poważne konsekwencje dla środowiska i ludzi. Dotknięte są łańcuchy troficzne ekosystemów i ludzie mogą mieć poważne problemy zdrowotne, które powodują ich śmierć.
Głównym rozwiązaniem dla skażenia radioaktywnego jest zapobieganie; muszą istnieć protokoły bezpieczeństwa dotyczące postępowania z odpadami promieniotwórczymi i ich przechowywania, a także niezbędny sprzęt.
Wśród miejsc o wielkich problemach zanieczyszczenia radioaktywnością mamy Hiroszimę i Nagasaki (1945), Fukushimę (2011) i Czarnobyl na Ukrainie (1986). We wszystkich przypadkach wpływ na zdrowie narażonych osób był poważny i spowodował wiele zgonów.
Indeks
- 1 Rodzaje promieniowania
- 1.1 Promieniowanie alfa
- 1.2 Promieniowanie beta
- 1.3 Promieniowanie gamma
- 2 Rodzaje skażenia radioaktywnego
- 2.1 Naturalne
- 2.2 Sztuczne
- 3 Przyczyny
- 3.1 Testy jądrowe
- 3.2 Generatory energii jądrowej (reaktory jądrowe)
- 3.3 Wypadki radiologiczne
- 3.4 Wydobycie uranu
- 3.5 Działania medyczne
- 3.6 Materiały radioaktywne w przyrodzie
- 4 konsekwencje
- 4.1 O środowisku
- 4.2 O ludziach
- 5 Zapobieganie
- 5.1 Odpady radioaktywne
- 5.2 Elektrownie jądrowe
- 5.3 Ochrona personelu pracującego z pierwiastkami radioaktywnymi
- 6 Leczenie
- 7 Przykłady miejsc skażonych radioaktywnością
- 7.1 Hiroszima i Nagasaki (Japonia)
- 7.2 Czarnobyl (Ukraina)
- 7.3 Fukushima Daiichi (Japonia)
- 8 Odniesienia
Rodzaje promieniowania
Radioaktywność to zjawisko, w którym niektóre ciała emitują energię w postaci cząstek (promieniowanie korpuskularne) lub fal elektromagnetycznych. Jest to wytwarzane przez tak zwane radioizotopy.
Radioizotopy są atomami tego samego pierwiastka, które mają niestabilne jądro i muszą się rozpadać, aż osiągną stabilną strukturę. Gdy się rozpadają, atomy emitują energię i cząstki radioaktywne.
Promieniowanie radioaktywne nazywane jest również jonizacją, ponieważ może powodować jonizację (utratę elektronów) atomów i cząsteczek. Promieniowanie może być trzech typów:
Promieniowanie alfa
Cząstki są emitowane z zjonizowanych jąder helu, które mogą przemieszczać się na bardzo małe odległości. Zdolność penetracji tych cząstek jest niewielka, więc można je zatrzymać za pomocą kartki papieru.
Promieniowanie beta
Elektrony są emitowane z wielką energią z powodu rozpadu protonów i neutronów. Ten rodzaj promieniowania jest w stanie przemieszczać się na kilka metrów i można go zatrzymać za pomocą szklanych, aluminiowych lub drewnianych płyt.
Promieniowanie gamma
Jest to rodzaj promieniowania elektromagnetycznego o wysokiej energii, który pochodzi z jądra atomowego. Rdzeń przechodzi ze stanu wzbudzonego w energię niższą, a promieniowanie elektromagnetyczne zostaje uwolnione.
Promieniowanie gamma ma wysoką moc penetracji i może podróżować setki metrów. Aby go zatrzymać, wymagane są płyty o długości kilku centymetrów ołowiu lub do 1 metra betonu.
Rodzaje skażenia radioaktywnego
Zanieczyszczenie radioaktywne można zdefiniować jako włączenie niepożądanych pierwiastków promieniotwórczych do środowiska. Radioizotopy mogą być obecne w wodzie, powietrzu, na ziemi lub w żywych istotach.
Według źródła radioaktywności skażenie radioaktywne jest dwojakiego rodzaju:
Naturalne
Ten rodzaj zanieczyszczenia pochodzi z pierwiastków promieniotwórczych występujących w przyrodzie. Naturalna radioaktywność pochodzi z promieni kosmicznych lub ze skorupy ziemskiej.
Promieniowanie kosmiczne składa się z cząstek o dużej energii pochodzących z kosmosu. Cząstki te powstają, gdy wybuchają supernowe, w gwiazdach i na Słońcu.
Kiedy pierwiastki radioaktywne docierają do Ziemi, są kierowane przez pole elektromagnetyczne planety. Jednak na biegunach ochrona nie jest zbyt skuteczna i może dostać się do atmosfery.
Innym źródłem naturalnej radioaktywności są radioizotopy obecne w skorupie ziemskiej. Te pierwiastki radioaktywne są odpowiedzialne za utrzymanie wewnętrznego ciepła planety.
Głównymi pierwiastkami radioaktywnymi płaszcza Ziemi są uran, tor i potas. Ziemia straciła elementy z krótkimi okresami radioaktywnymi, ale inne mają życie miliardów lat. Wśród tych ostatnich są uran235, uran238, tor232 i potas40.
Uran235, uran238 i tor232 tworzą trzy radioaktywne jądra obecne w pyle, który pochodzi z gwiazd. Te rozkładające się grupy radioaktywne dają początek innym pierwiastkom o krótszym okresie półtrwania.
Z rozpadu uranu238 powstaje rad iz tego radonu (gazowego pierwiastka radioaktywnego). Radon jest głównym źródłem naturalnego skażenia radioaktywnego.
Sztuczne
Zanieczyszczenie to powstaje w wyniku działalności człowieka, takiej jak medycyna, górnictwo, przemysł, badania jądrowe i wytwarzanie energii.
W roku 1895 niemiecki fizyk Roëntgen przypadkowo odkrył sztuczne promieniowanie. Badacz odkrył, że promienie X były falami elektromagnetycznymi, które były spowodowane zderzeniem elektronów wewnątrz rury próżniowej.
Sztuczne radioizotopy są wytwarzane w laboratorium przez wystąpienie reakcji jądrowych. W 1919 r. Wyprodukowano pierwszy sztuczny izotop promieniotwórczy z wodoru.
Sztuczne radioaktywne izotopy powstają z bombardowania neutronami do różnych atomów. Te, penetrując jądra, potrafią je zdestabilizować i naładować energią.
Sztuczna radioaktywność ma wiele zastosowań w różnych dziedzinach, takich jak medycyna, przemysł i działania wojenne. W wielu przypadkach te pierwiastki promieniotwórcze są błędnie uwalniane do środowiska, powodując poważne problemy z zanieczyszczeniem.
Przyczyny
Skażenie radioaktywne może pochodzić z różnych źródeł, zwykle z powodu niewłaściwego obchodzenia się z pierwiastkami radioaktywnymi. Niektóre z najczęstszych przyczyn są wymienione poniżej.
Testy jądrowe
Odnosi się do detonacji różnych eksperymentalnych broni jądrowych, głównie do rozwoju broni wojskowej. Przeprowadzono również eksplozje jądrowe w celu kopania studni, wydobywania paliw lub budowy infrastruktury.
Testy jądrowe mogą być atmosferyczne (w atmosferze ziemskiej) stratosferyczne (poza atmosferą planety), podwodne i podziemne. Te atmosferyczne są najbardziej zanieczyszczające, ponieważ wytwarzają dużą ilość radioaktywnego deszczu, który rozprasza się na kilka kilometrów.
Cząstki radioaktywne mogą zanieczyścić źródła wody i dotrzeć do ziemi. Ta radioaktywność może osiągnąć różne poziomy troficzne poprzez łańcuchy pokarmowe i wpływać na uprawy, a tym samym dotrzeć do człowieka.
Jedną z głównych form pośredniego skażenia radioaktywnego jest mleko, które może mieć wpływ na populację dzieci.
Od 1945 r. Przeprowadzono około 2000 prób jądrowych na całym świecie. W szczególnym przypadku Ameryki Południowej opad radioaktywny dotknął głównie Peru i Chile.
Generatory energii jądrowej (reaktory jądrowe)
Wiele krajów wykorzystuje obecnie reaktory jądrowe jako źródło energii. Reaktory te wytwarzają reakcje jądrowe kontrolowane przez łańcuch, zwykle przez rozszczepienie jądra (pęknięcie jądra atomowego).
Zanieczyszczenie występuje głównie z powodu wycieku pierwiastków promieniotwórczych z elektrowni jądrowych. Problemy środowiskowe związane z elektrowniami jądrowymi są obecne od połowy lat 40. XX wieku.
W przypadku wycieków w reaktorach jądrowych zanieczyszczenia te mogą przemieszczać się setki kilometrów w powietrzu, co spowodowało zanieczyszczenie wody, ziemi i źródeł żywności, które dotknęły pobliskie społeczności.
Wypadki radiologiczne
Zazwyczaj występują one w związku z działalnością przemysłową z powodu nieodpowiedniego obchodzenia się z pierwiastkami radioaktywnymi. W niektórych przypadkach operatorzy nie obsługują sprzętu prawidłowo i mogą generować wycieki do środowiska.
Może powstać promieniowanie jonizujące, które może spowodować uszkodzenie pracowników przemysłu, sprzętu lub uwolnienie do atmosfery.
Wydobywanie uranu
Uran jest pierwiastkiem występującym w naturalnych złożach w różnych częściach planety. Materiał ten jest szeroko stosowany jako surowiec do produkcji energii w elektrowniach jądrowych.
Podczas eksploatacji tych złóż uranu wytwarzane są radioaktywne pierwiastki resztkowe. Powstające materiały odpadowe są uwalniane na powierzchnię, gdzie się gromadzą i mogą być rozproszone przez wiatr lub deszcz.
Powstałe odpady generują dużą ilość promieniowania gamma, które jest bardzo szkodliwe dla żywych istot. Ponadto wytwarzane są wysokie poziomy radonu, a przez ługowanie może wystąpić zanieczyszczenie źródeł wody przy stole wodnym.
Radon jest głównym źródłem zanieczyszczenia pracowników tych kopalń. Ten radioaktywny gaz można łatwo wdychać i atakować drogi oddechowe, wytwarzając raka płuc.
Działalność medyczna
W różnych zastosowaniach medycyny nuklearnej wytwarzane są izotopy promieniotwórcze, które należy następnie odrzucić. Materiały laboratoryjne i ścieki są zazwyczaj zanieczyszczone pierwiastkami radioaktywnymi.
Podobnie urządzenia do radioterapii mogą generować skażenie radioaktywne zarówno dla operatorów, jak i pacjentów.
Materiały radioaktywne w przyrodzie
Materiały radioaktywne w naturze (NORM) można zwykle znaleźć w środowisku. Zasadniczo nie wytwarzają one skażenia radioaktywnego, ale różne działania ludzkie mają tendencję do ich koncentracji i stają się problemem.
Niektóre źródła koncentracji materiałów NORM to spalanie węgla mineralnego, paliw ropopochodnych i produkcja nawozów.
W obszarach spalania śmieci i różnych odpadów stałych może gromadzić się potas40 i radon226. W obszarach, w których węgiel drzewny jest głównym paliwem, występują również radioizotopy.
Skała fosforowa stosowana jako nawóz zawiera wysoki poziom uranu i toru, podczas gdy radon i ołów gromadzą się w przemyśle naftowym.
Konsekwencje
O środowisku
Źródła wody mogą być zanieczyszczone radioaktywnymi izotopami, wpływającymi na różne ekosystemy wodne. Podobnie, te zanieczyszczone wody są konsumowane przez różne organizmy, których to dotyczy.
Kiedy następuje zanieczyszczenie gleby, stają się one ubogie, tracą płodność i nie mogą być wykorzystywane w działalności rolniczej. Ponadto skażenie radioaktywne wpływa na łańcuchy troficzne w ekosystemach.
W ten sposób rośliny są zanieczyszczone radioizotopami przez glebę i przechodzą do roślinożerców. Zwierzęta te mogą cierpieć na mutacje lub umrzeć na skutek radioaktywności.
Drapieżniki są dotknięte zmniejszoną dostępnością pożywienia lub zanieczyszczeniem przez spożywanie zwierząt obciążonych radioizotopami.
O ludziach
Promieniowanie jonizujące może spowodować śmiertelne szkody dla ludzi. Dzieje się tak, ponieważ radioaktywne izotopy uszkadzają strukturę DNA tworzącego komórki.
W komórkach zachodzi radioliza (rozkład promieniowania) zarówno DNA, jak i zawartej w nim wody. Powoduje to śmierć komórki lub wystąpienie mutacji.
Mutacje mogą powodować różne nieprawidłowości genetyczne, które mogą powodować wady dziedziczne lub choroby. Do najczęstszych chorób należą rak, zwłaszcza rak tarczycy, ponieważ naprawia on jod.
Może również wpływać na szpik kostny, co powoduje różne rodzaje niedokrwistości, a nawet białaczki. Również układ odpornościowy może zostać osłabiony, co czyni go bardziej wrażliwym na infekcje bakteryjne i wirusowe.
Wśród innych konsekwencji jest bezpłodność i wady rozwojowe płodów matek poddanych promieniowaniu. Dzieci mogą mieć problemy z nauką, wzrostem i małymi mózgami.
Czasami uszkodzenie może spowodować śmierć komórki, wpływając na tkanki i narządy. Jeśli dotknięte zostaną ważne narządy, może dojść do śmierci.
Zapobieganie
Skażenie radioaktywne jest bardzo trudne do kontrolowania po jego wystąpieniu. Dlatego wysiłki muszą koncentrować się na zapobieganiu.
Odpady radioaktywne
Gospodarowanie odpadami promieniotwórczymi jest jedną z głównych form zapobiegania. Muszą być one zorganizowane zgodnie z zasadami bezpieczeństwa, aby uniknąć zanieczyszczenia ludzi, którzy nimi manipulują.
Odpady radioaktywne muszą być oddzielone od innych materiałów i starać się zmniejszyć ich objętość, aby łatwiej się nimi posługiwać. W niektórych przypadkach obróbka tych odpadów odbywa się w celu przekształcenia ich w bardziej manipulowalne formy stałe.
Następnie odpady radioaktywne muszą być umieszczone w odpowiednich pojemnikach, aby zapobiec zanieczyszczeniu środowiska.
Pojemniki są przechowywane w odizolowanych miejscach z protokołami bezpieczeństwa lub mogą być również zakopane głęboko w morzu.
Elektrownie jądrowe
Jednym z głównych źródeł skażenia radioaktywnego są elektrownie jądrowe. Dlatego zaleca się, aby budować je co najmniej 300 km od ośrodków miejskich.
Ważne jest również, aby pracownicy elektrowni jądrowych byli odpowiednio przeszkoleni w zakresie obsługi sprzętu i unikania wypadków. Zaleca się również, aby osoby znajdujące się w pobliżu tych obiektów wiedziały o możliwych zagrożeniach i sposobach postępowania w przypadku awarii jądrowej..
Ochrona personelu pracującego z pierwiastkami radioaktywnymi
Najskuteczniejszym sposobem zapobiegania skażeniu radioaktywnemu jest przeszkolenie personelu i zapewnienie mu odpowiedniej ochrony. Należy osiągnąć zmniejszenie czasu narażenia ludzi na promieniowanie.
Obiekty muszą być skonstruowane w odpowiedni sposób, unikając porów i szczelin, w których mogą gromadzić się radioizotopy. Musisz mieć dobre systemy wentylacji, z filtrami, które zapobiegają uwalnianiu odpadów do środowiska.
Pracownicy muszą mieć odpowiednią ochronę, taką jak ekrany i odzież ochronna. Ponadto używane ubrania i sprzęt powinny być okresowo odkażane.
Leczenie
Istnieją pewne środki, które można podjąć w celu złagodzenia objawów skażenia radioaktywnego. Mogą to być transfuzje krwi, wzmocnienie układu odpornościowego lub przeszczep szpiku kostnego.
Jednak te zabiegi mają charakter paliatywny, ponieważ bardzo trudno jest wyeliminować radioaktywność z organizmu ludzkiego. Obecnie trwają jednak zabiegi z użyciem cząsteczek chelatujących, które mogą izolować radioizotopy w organizmie.
Chelatory (nietoksyczne cząsteczki) wiążą się z izotopami promieniotwórczymi, tworząc stabilne kompleksy, które można usunąć z organizmu. Udało im się zsyntetyzować chelaty, które są w stanie wyeliminować do 80% zanieczyszczeń.
Przykłady miejsc skażonych radioaktywnością
Odkąd wykorzystano energię jądrową w różnych działaniach człowieka, miały miejsce różne wypadki radioaktywne. Aby ludzie, których to dotyczy, wiedzieli o ich powadze, ustalono skalę wypadków jądrowych.
Międzynarodowa skala wypadków jądrowych (INES) została zaproponowana przez Międzynarodową Organizację Energii Atomowej w 1990 r. INES ma skalę od 1 do 7, gdzie 7 oznacza poważny wypadek.
Najpoważniejsze przykłady skażenia radioaktywnego wymieniono poniżej.
Hiroszima i Nagasaki (Japonia)
Bomby jądrowe zaczęły się rozwijać w latach 40. XX wieku na podstawie badań Alberta Einsteina. Te bronie jądrowe były używane przez Stany Zjednoczone podczas II wojny światowej.
6 sierpnia 1945 r. Bomba wzbogacona uranem eksplodowała nad miastem Hiroszima. Wywołało to falę ciepła o temperaturze około 300 000 ° C i dużą eksplozję promieniowania gamma.
Następnie nastąpił opad radioaktywny, który został rozproszony przez wiatr, powodując zanieczyszczenie na większą odległość. Około 100 000 osób zginęło w eksplozji, a 10 000 w kolejnych latach z powodu skutków radioaktywności..
9 sierpnia 1945 roku w mieście Nagasaki wybuchła druga bomba jądrowa. Ta druga bomba została wzbogacona w pluton i była potężniejsza niż Hiroszima.
W obu miastach ocaleni z eksplozji mieli wiele problemów zdrowotnych. W związku z tym ryzyko zachorowania na raka w populacji wzrosło o 44% w latach 1958–1998.
Obecnie nadal występują skutki skażenia radioaktywnego tych pomp. Uważa się, że żyje ponad 100 000 osób dotkniętych promieniowaniem, w tym tych, które były w łonie matki.
W tej populacji występuje wysoki odsetek białaczek, mięsaków, raków i jaskry. Grupa dzieci poddanych promieniowaniu w macicy wykazywała aberracje chromosomowe.
Czarnobyl (Ukraina)
Jest uważany za jeden z najpoważniejszych wypadków jądrowych w historii. Stało się to 26 kwietnia 1986 r. W elektrowni jądrowej i poziom 7 w INES.
Pracownicy przeprowadzali test symulujący odcięcie zasilania, a jeden z reaktorów został przegrzany. Spowodowało to wybuch wodoru wewnątrz reaktora i ponad 200 ton materiału radioaktywnego zostało wrzuconych do atmosfery.
Podczas wybuchu zginęło ponad 30 osób, a opad radioaktywny rozprzestrzenił się na kilka kilometrów. Uważa się, że w wyniku radioaktywności zginęło ponad 100 000 osób.
Poziom zachorowań na różne rodzaje nowotworów wzrósł o 40% na dotkniętych obszarach Białorusi i Ukrainy. Jednym z najczęstszych nowotworów jest rak tarczycy, a także białaczka.
Stany związane z układem oddechowym i trawiennym obserwowano również z powodu ekspozycji na radioaktywność. W przypadku dzieci, które były w łonie matki, ponad 40% miało niedobory immunologiczne.
Odnotowano również anomalie genetyczne, zwiększone choroby układu rozrodczego i układu moczowego, a także przedwczesne starzenie się.
Fukushima Daiichi (Japonia)
Ten wypadek był wynikiem trzęsienia ziemi o sile 9 wstrząsów, które wstrząsnęło Japonią 11 marca 2011 r. Następnie nastąpiło tsunami, które dezaktywowało systemy chłodzenia i energii elektrycznej trzech reaktorów w elektrowni jądrowej Fukushima..
W reaktorach doszło do kilku wybuchów i pożarów oraz wygenerowano filtrację promieniowania. Ten wypadek został początkowo sklasyfikowany jako poziom 4, ale z powodu jego konsekwencji został później podniesiony do poziomu 7.
Większość skażeń radioaktywnych trafiła do wody, głównie do morza. Obecnie w tym zakładzie znajdują się duże zbiorniki na zanieczyszczoną wodę.
Uważa się, że te zanieczyszczone wody stanowią zagrożenie dla ekosystemów Oceanu Spokojnego. Jednym z najbardziej kłopotliwych radioizotopów jest cez, który łatwo przemieszcza się w wodzie i może gromadzić się u bezkręgowców.
Eksplozja nie spowodowała bezpośredniej śmierci promieniotwórczej, a poziomy ekspozycji na promieniowanie były niższe niż w Czarnobylu. Jednak niektórzy pracownicy przedstawili zmiany w DNA w ciągu kilku dni od wypadku.
Podobnie wykryto zmiany genetyczne w niektórych populacjach zwierząt poddanych promieniowaniu.
Referencje
- Greenpeace International (2006) Katastrofa w Czarnobylu, konsekwencje dla zdrowia ludzkiego. Streszczenie wykonawcze 20 pp.
- Hazra G (2018) Zanieczyszczenie radioaktywne: przegląd. Holistyczne podejście do środowiska 8: 48-65.
- Pérez B (2015) Badanie zanieczyszczenia środowiska z powodu naturalnych pierwiastków promieniotwórczych. Praca, aby ubiegać się o licencjat z fizyki. Wydział Nauki i Inżynierii Papieskiego Uniwersytetu Katolickiego w Peru. Lima, Peru. 80 pp
- Osores J (2008) Środowiskowe skażenie radioaktywne w neotropach. Biolog 6: 155-165.
- Siegel and Bryan (2003) Geochemia środowiska skażenia radioaktywnego. Sandia National Laboratories, Albuquerque, USA. 115 pp.
- Ulrich K (2015) Skutki Fukushimy, gwałtowny spadek przemysłu nuklearnego. Raport Greenpeace. 21 pp.