Радиоактивное загрязнения атмосферы

Радиоактивные вещества относятся к особо опасным для людей, животных и растений. Источники радиоактивного загрязнения в основном техногенного происхождения. К ним относятся:

  • экспериментальные взрывы атомных, водородных и нейтронных бомб, различные производства, связанные с изготовлением термоядерного оружия, атомные реакторы и электростанции;
  • предприятия, где используются радиоактивные вещества;
  • станции по дезактивации радиоактивных отходов;
  • хранилища отходов атомных предприятий и установок;
  • аварии или утечки на предприятиях, где производится и используется ядерное топливо.

Естественные источники радиоактивного загрязнения в основном связаны с выходом на поверхность урановых руд и горных пород, имеющих повышенную природную радиоактивность (граниты, пегматиты).

Большую опасность для людей, растений и животных представляют испытания ядерного оружия, аварии и утечки на предприятиях, где используется ядерное топливо.

Радиоактивное загрязнение атмосферы чрезвычайно опасно, так как радионуклиды с воздухом попадают в организм и поражают жизненно важные органы человека. Его влияние сказывается не только на ныне живущих поколениях, но и на их потомках за появления многочисленных мутаций. Не существует такой малой дозы ионизирующего излучения, которая была бы безопасна для человека, растений и животных. Даже в районах умеренного радиоактивного загрязнения увеличивается число людей, заболевших лейкозами.

В настоящее время радиоактивное загрязнение атмосферного воздуха над территорией России определяется глобальным повышенным радиационным фоном, который был создан в результате ранее ядерных испытаний, проводившихся, радиоактивным загрязнением после катастрофических аварий, произошедших в 1957 г. на военном производственном объединении (ПО) « Маяк »и в 1986 г. на Чернобыльской АЭС. В результате аварии на ПО «Маяк» произошла утечка радиоактивных отходов, сбрасываемых и хранились в «бессточными» озере. В 1957 г. радиоактивный фон озера составлял 120 млн. кюри, что в 24 раза больше, чем фон разрушенного реактора Чернобыльской АЭС. После аварии на ПО «Маяк» радиоактивными веществами была загрязнена площадь 23 тыс. км. Загрязнение атмосферы также произошло в результате переноса ветром радиоактивной пыли с берегов и со дна озера, что обнажилось после засухи.

Различного рода утечки и неконтролируемые выбросы на предприятиях несколько изменяют радиологическую обстановку и носят обычно локальный характер.

10 стр., 4895 слов

Загрязнение атмосферного воздуха

... примесь в атмосферном воздухе, оказывающая при определенных концентрациях неблагоприятное воздействие на здоровье человека, растения и животных, другие компоненты ... металлов, цианистый водород и смолистые вещества. Источником загрязнения воздуха сернистым газом являются агломерационные фабрики. Во время ... в атмосферу планеты, раскаляются там в результате трения о воздух и на высоте около 60–70 ...

Наибольшее загрязнение атмосферы происходит при взрывах термоядерных устройств. Изотопы, образующиеся при этом, становятся источником радиоактивного распада в течение длительного времени. Самые опасные изотопы стронция-90 (период полураспада 25 лет) и цезия-137 (период полураспада 33 года).

Радиоактивные вещества распространяются не только воздушным путем. В миграции радиоактивных элементов большую роль играют цепи питания: из воды эти элементы поглощаются планктоном, который служит пищей для рыб, они, в свою очередь, поедаются хищными рыбами, рибнимимы птицами и зверями.

Радиоактивное излучение опасно для человека, вызывает у него лучевую болезнь с повреждением генетического аппарата клеток. Это ведет к появлению у людей злокачественных опухолей, наследственных заболеваний и уродств у потомства.

К опасным факторам антропогенного характера, способствующим серьезному ухудщению качества атмосферы, следует отнести радиоактивность.

Радиоактивностью называется самопроизвольное превращение неустойчивого изогона одного химического элемента в изотоп другого элемента, сопровождающееся испусканием элементарных частиц или ядер (например, а-частиц)/

Промежуток времени, в течение которого разлагается половина первоначального количества радиоактивного элемента, называется периодом полураспада.

К основным видам радиоактивного распада относятся а-распад, р-распад, электронньш захват и спонтанное деление. Часто эти виды радиоактивното распада сопровождаются испусканием

у-лучей, т.е. жесткого (с малой длиной волны) электромагнитного излучения.

При се-распаде ядро атома испускает два протона и два нейтрона, связанные в ядро атома гелия 2 Не ; это приводит к уменьшению

заряда исходного радиоактивного ядра на 2, а его массового числа на 4.

Таким образом, в результате а-распада образуется атом элемента, смещенного на два места от исходного радиоактивного элемента к началу периодической системы.

Возможность Р-распада связана с тем, что, по современным представлениям, протон и нейтрон представляют собой два состояния одной и той же элементарной частицы — нуклона (от латинского nucleus — ядро).

При некоторых условиях (например, когда избыток нейтронов в ядре приводит к его неустойчивости) нейтрон может превращаться в прютон, одновременно «рождая» электрон. Этот процесс можно изобразить схемой:

Нейтрон = протон + электрон

или п=р+е’

Таким образом, при Р-распаде один из нейтронов, входящих в состав ядра, превращается в протон; возникающий при этом электрон вылетает из ядра, положительный заряд которого на единицу возрастает.

Изменение заряда ядра при р-распаде приводит к тому, что при Р-распаде образуется атом элемента, смещенного на одно место от исходного радиоактивного элемента к концу периодической системы.

Элементы, расположенные в конце периодической системы (после висмута), не имеют стабильных изотопов. Подвергаясь радиоактивному распаду, они превращаются в другие элементы. Если вновь образовавшийся элемент радиоактивен, он тоже распадается, превращаясь в третий элемент, и так далее до тех пор, пока не получаются атомы устойчивого изотопа. Ряд элементов, образующийся подобным образом один из другого, называется радиоактивным рядом. Примером может служить приводимый ниже ряд урана — после-довательность продуктов превращения изотопа U, составляющего преобладающую часть природного урана.

9 стр., 4499 слов

Экология атмосферы

... бы все живое. озоновый экран. ультрафиолетового излучения. Атмосферный воздух 1. Газовый состав атмосферы Основными составными частями атмосферы являются азот, кислород, аргон и углекислый газ. Кроме ... от мощного потока космического излучения. Ежесекундно на верхние слои атмосферы обрушивается поток космических лучей: гамма, рентгеновские, ультрафиолетовые, видимые, инфракрасные. Если бы все они ...

Естественная радиоактивность атмосферы — это закономерное явление, обусловленное двумя причинами: наличием в атмосфере радона Rn и продуктов его распада, а также воздействием космических лучей. Сам радон, полураспад которого равен 3,8 дня, а также его изотопы первоначально образуются в земной коре за счет радиоактивного распада урана и тория (над стрелкой — тип радиоактивного распада; под стрелкой — период полураспада):

Образуясь в грунте, радон затем через поры почвы проникает в приземный слой атмосферы, вследствие его захвата естественными аэрозолями переносится в самые верхние плоскости тропосферы, а его долгоживущие продукты распада, такие, как 21082Pb,2 83Bi и 2 ЛфРо, обнаруживаются и в стратосфере. Атмосферный круговорот радона включает его легкую вымываемость осадками и осаждение на земную поверхность под действием силы тяжести.

Космические лучи, проникающие на Землю из мирового пространства, обычно подразделяют на первичные и вторичные. В состав первичных космических лучей входят, главным образом, положительно заряженные частицы (преимущественно протоны).

Они обладают огромными энергиями и несутся в мировом пространстве, с колоссальными скоростями. Проникая в земную атмосферу, первичные лучи уже на высоте около 50 км начинают взаимодействовать с ядрами встречных атомов, что ведет к образованию элементарных частиц, называемых пионами (П).

Масса пионов — порядка 0,15 а.е.м., заряд их может быть и отрицательным, и положительным, и нейтральным, время жизни — 10″8 с. В слое атмосферы от 50 до 20 км шшги все первичные космические лучи расходуют свою энергию, которая передается вызванному ими вторичному космическому излучению. Последнее слагается в основном из мюонов (ц), представляющих собой частицы с массами порядка 0,11 ае.м., несущие положительный или отрицательный заряд и живущие не более 2-10 с, а также электронов* позитронов и у-лучей. Вторичные космические лучи, доходящие до поверхности Земли, подразделяются на «мягкие» и «жесткие», первые из которых поглощаются толщей свинца и состоят в основном из электронов и позитронов, а вторые — это мюоны, обладающие большой проникающей способностью.

Возникновение радиоактивных изотопов объясняется тем, что космические лучи, проникающие в атмосферу со скоростям», близкими к скорости света, сталкиваются с ядрами компонентов воздуха, движущихся со сравнительно небольшими скоростями (порядка 0,5 -1 км/с), вызывают ядерные реакции превращения одного вещества в другое. Главными радиационными частицами, обусловливающими радиоактивный фон атмосферы под влиянием космических лучей, являются тритий (,3#) и радиоуглерод (64С).

Образование трития происходит за счет взаимодействия атмосферного азота с нейтронами

Имеются, однако, и другие пути образования трития, в частности за счет взаимодействия атмосферного азота с протонами высоких энергий и атмосферного кислорода и нуклонами. В свою очередь, распад трития приводит к образованию гелия

9 стр., 4074 слов

Экологические проблемы загрязнения атмосферного воздуха

атмосфера загрязнение ветер экологический 1. Специфика воздушной среды. Атмосферный воздух и проблемы, связанные с его загрязнением Атмосфера (от греческого atmos - пар и sphaira - шар), газообразная ... губительных ультрафиолетовых, рентгеновских и космических лучей. Велико значение атмосферы и в распределении света. Воздух атмосферы разбивает солнечные лучи на миллион мелких лучей, рассеивает их и ...

Общее количество трития на земном шаре оценивается величиной 12 кг. Образование радиоуглерода (^вызвано таким взаимодействием атмосферного азота с нейтронами, в процессе которого возникает неустойчивый радиоактивный азот (75 ^генерирующий 6 С и протон (±ру

Характерно при этом, что распад «С вновь приводит к образованию стабильного азота: *’

,4C=L4iV + е

предопределяя тем самым обратимость процесса. По имеющимся данным, равновесная концентрация радиоуглерода и6С на земном шаре оценивается на сегодня величиной 8-104 кг.

Обращает на себя внимание, что содержание трития и радиоуглерода в стратосфере значительно больше, чем в тропосфере. Это говорит о том, что указанные радиоизотопы возникают именно под действием космических лучей. Кроме того, образование и концентрация в атмосфере указанных изотопов имеют минимум у экватора и растут по направлению к магнитным полюсам Земли, подобно тому, как это отмечается и для распределения космических лучей. Это также служит подтверждением того, что радиоизотопы водорода и углерода возникают в атмосфере под действием космических лучей. Их влияние обусловливает появление и других радиоизотопов, вносящих свой вклад в радиоактивный фон атмосферы. Так, под действием космических лучей на атмосферный аргон образуется радиоизотоп хлора \пС1):

  • ?Аг + ^=?79СЙ> + И, (1.38)

(где v — элементарная частица, называемая нейтрино), а также изотоп самого аргона:

Наличие в атмосфере рассмотренных выше радиоизотопов обусловлено в целом так называемой «естественной» ра/щрактивностью, к которой живые элементы биосферы хорошо адаптировались в процессе эволюции. Что касается антропогенных радиоактивных факторов, опасных по своим последствиям, то они связаны главным образом с «искусственной» радиоактивностью. При ядерных взрывах большая часть изотопов образуется в результате деления урана-235, урана-238 и плутония-239. Известно, что через несколько десятков секунд после взрыва образуется примерно 100 различных изотопов, двадцать девять из которых вносят наибольший вклад в радиоактивность атмосферы через час, двадцать — через двое суток, а три — через 100 лет. Основные радиоактивные изотопы, встречающиеся в атмосфере в результате ядерных взрывов, приведены в табл. 5

Таблица 5 Основные радиоактивные изотопы, обнаруживаемые в атмосфере после ядерного взрыва

Изотоп 89 г, ззЬг 90 о„ 4<>Zr 131 т 531 13755CS ,405бВа ,4458Се

  • 51 день 27,7 лет 65 дней 8 дней 28,8 лет 12,8 дня 28 дней

Во время ядерных взрывов радиоактивные вещества находятся в газообразном состоянии и по мере понижения температуры конденсируются в аэрозольное облако. Наиболее крупные частицы, радиусом 20 мкм, достаточно быстро выпадают из атмосферы и оседают на земной поверхности. Мелкие же частицы, радиусом от 1 до 10 мкм, попадают не только в верхние плоскости тропосферы, но и в стратосферу, обусловливая так называемое «глобальное» выпадение

26 стр., 12663 слов

Загрязнение атмосферы как одна из важнейших экологических проблем современности

Кроме того, повсеместное загрязнение окружающей нас среды разнообразными веществами, подчас совершенно чуждыми для нормального существования организма людей, представляет серьезную опасность для ... этому можно добавить также вероятность того, что увеличение концентрации парниковых газов в атмосфере вызывает не столько повышение среднеглобальной температуры, сколько "раскачку" климата, выведение его ...

Загрязнение атмосферного воздуха

Под загрязнением атмосферного воздуха следует понимать любое изменение его состава и свойств, которое оказывает негативное воздействие на здоровье человека и животных, состояние растений и экосистем. Загрязнение атмосферного воздуха одна из самых значительных проблем современности

Загрязнение атмосферы может быть естественным (природным) и антропогенным (техногенным).

Естественное загрязнение воздуха вызвано природными процессами. К ним относятся вулканическая деятельность, выветривание горных пород, ветровая эрозия, массовое цветение растений, дым от лесных и степных пожаров и др. Антропогенное загрязнение связано с выбросом различных загрязняющих веществ в процессе деятельности человека. По своим масштабам оно значительно превосходит природное загрязнение атмосферного воздуха.

В зависимости от масштабов распространения выделяют различные типы загрязнения атмосферы: местное, региональное и глобальное. Местное загрязнение характеризуется повышенным содержанием загрязняющих веществ на небольших территориях (город, промышленный район, сельскохозяйственная зона и др.) (рис. 13.1).

При региональном загрязнении в сферу негативного воздействия вовлекаются значительные пространства, но не вся планета. Глобальное загрязнение связано с изменением состояния атмосферы в целом.

По агрегатному состоянию выбросы вредных веществ в атмосферу классифицируются на: 1) газообразные (диоксид серы, оксиды азота, оксид углерода, углеводороды и др.); 2) жидкие (кислоты, щелочи, растворы солей и др.); 3) твердые (канцерогенные вещества, свинец и его соединения, органическая и неорганическая пыль, сажа, смолистые вещества и прочие).

Главные загрязнители (поллютанты) атмосферного воз.-духа, образующиеся в процессе производственной и иной деятельности человека — диоксид серы (SO?), оксиды азота (N0 ), оксид углерода (СО) и твердые частицы. На их долю приходится около 98% в общем объеме выбросов вредных веществ. Помимо главных загрязнителей в атмосфере городов и поселков наблюдается еще более 70 наименований вредных веществ, среди которых — формальдегид, фтористый водород, соединения свинца, аммиак, фенол, бензол, сероуглерод и др. Однако именно концентрации главных загрязнителей (диоксид серы и др.) наиболее часто превышают допустимые уровни во многих городах России.