13. Радиоактивное загрязнение земной поверхности и водоемов

Главными источниками радиоактивного загрязнения окружающей среды являются испытания ядерного оружия, аварии на атомных электростанциях и на предприятиях, а также радиоактивные отходы. Естественная радиоактивность, включая радон, также вносит вклад в уровень радиоактивного загрязнения.

Начало атомной эры человечества связывают с испытаниями ядерного оружия в США и СССР, которые впервые были проведены 50 лет назад. Проблему радиоактивного загрязнения, вызванного ядерными взрывами, считают глобальной в силу ряда причин:

1. При испытаниях ядерного оружия радиоактивные продукты распространяются за пределы полигонов, образуя длительно существующее загрязнение местности и различных природных сред.

2. Выпадения заброшенных в стратосферу субмикронных частиц при мощных ядерных взрывах сформировали на Земле кольца глобальных выпадений, как в Северном, так и Южном полушариях.

3. Ряд крупных ядерных аварий в различных местах планеты (прежде всего авария на Чернобыльской АЭС) также стали источником глобального радиоактивного загрязнения.

Ядерные взрывы по общепринятой классификации, основанной на ранжировании среды, где они происходят, подразделяют на наземные (поверхности Земли или небольшой высоте), воздушные, высотные, космические, подводные и подземные. Наиболее опасными в настоящее время стали наземные взрывы большой мощности, поскольку радиоактивные продукты выбрасываются в тропосферу в значительных количествах и оседают на поверхности Земли. В результате огромные территории суши и океана подверглись антропогенному радиоактивному загрязнению, уровень которого в ряде районов значительно превышает природный фоновый уровень. Новым явлением, атрибутом 20 века, стали аварии на атомных электростанциях (АЭС). Первые и на АЭС и атомных предприятиях произошли в 1957 году: в Уиндскейле (Великобритания) и на Южном Урале (предприятие «Маяк», СССР). В1967 году снова случилась авария на предприятие «Маяк», а в 1983 году авария на АЭС в Три –Майл –Айленде (США). Крупнейшей аварией 20 ст. считают Чернобыльскую (1986). Она не только привела к радиоактивному загрязнению огромных территорий, облучению многих млн. людей, но и нанесла огромный моральный вред обществу, которое потеряло веру в надежность в атомной энергетики в целом. Опасность радиоактивного загрязнения земной поверхности зависит от многих факторов, которые существенно различаются при ядерных взрывах и авариях: параметров смеси радионуклидов до и в момент выброса, характера первичных источников радиоактивности – радиоактивных облаков различного типа, длительно функционирующих струй истечении радиоактивности, образования аэрозолей–носителей радиоактивности, пути распространения радионуклидов в атмосфере и выпадения на местности, свойств подстилающей поверхности.

Процесс распространения загрязнения зависит от свойств среды, в которой происходит взрыв, и от его количественных параметров. Так, при наземных взрывах выделяется колоссальная энергия и вещество заряда нагревается до 1000000 К и более. Со временем, но в первые же секунды, размеры огненного шара увеличивается, а температура начинает снижаться. Огненный шар превращается в радиоактивное облако, которое затем всплывает на высоту до 45-50км, увлекая за собой большое количество грунта. Когда температура снижается до 3000-1700 К, расплавленные частицы затвердевают и на них конденсируются радионуклиды. Время затвердевания и характер конденсации существенно различаются для разных ядерных взрывов в зависимости от мощности и типа ядерного материала. Например, самые опасные для всего живого радиоактивные изотопы стронция при ядерном взрыве в разное время находятся в форме инертного газа криптона-89: стронций-89 более трех минут, а стронций-90- более тридцати трех секунд. Это означает, что при ядерных взрывах изотопы стронция не проникают внутрь аэрозольных частиц, ведут себя как летучие элементы, осаждаясь преимущественно на поверхности мелких частиц. Если авария происходит на атомном реакторе, изотопы стронция ведут себя как тугоплавкие элементы. При ядерных взрывах широко распространяются стронций-89 и стронций-90, а при авариях - в основном цезий-137. Судьба радионуклидов, попавших в природную среду, зависит от их растворимости и биологической доступности. Легче смываются радионуклиды, которые находятся на поверхности частиц, но растворимость их невелика (3-12 %).

Миграция радионуклидов с подземными водами и смыв их с земной поверхности происходят медленно; так же медленно происходит поступление их в растения через корневую систему. Распространение радиоактивного следа от выброса радионуклидов зависит от метеорологических факторов. Особенно сложным оказался след после Чернобыльской аварии, так как истечение радиоактивной струи длилось 10 дней в весьма сложной обстановке метеорологической обстановке. Набор данных, полученных при измерении следов ядерных взрывов, позволил академику Ю.А.Израэлю и сотрудникам создать модель их формирования, которая пользуется для прогноза радиоактивного загрязнения, а так же для реконструкции старых следов, что сейчас актуально для многих регионов и городов. Глобальные выпадения формируются на протяжении длительного времени: многих недель, месяцев и даже лет после взрыва. Их изотопный состав определяется долгоживущими радиоактивными продуктами, главным образом, стронцием-90, цезием-137, цирконием-95 и ниобием-95. Следует обратить внимание на различия в последствиях после ядерных взрывов и аварий на АЭС. Средства массовой информации часто путают эти события, сообщая о взрыве на АЭС. Ядерный взрыв несет в себе 5 составляющих: световое излучение, аэродинамический удар, проникающую радиацию, радиационное загрязнение и электромагнитное возмущение. При аварии на АЭС происходит только радиационное загрязнение, хотя оно значительно больше, чем при ядерном взрыве, вследствие того, что если реактор мощностью 1 мегаватт проработал всего год, в нем содержится почти 1 т продуктов деления, а также все радиоактивные изотопы урана, плутония, нептуния, америция и др. Особую опасность для здоровья людей представляют растворимые продукты, мощные бета-источники: стронций и цезий. Если они попадают в костную ткань человека и животных в больших количествах, наступает смерть. Самостоятельной проблемой является нормирование радиационных воздействий на человека. На человека воздействуют облучение внешнее и внутреннее, вызванное потреблением загрязненных продуктов питания. Концепция о линейной зависимости биологического эффекта от дозы облучения или экспозиции, согласно которой порога безопасного воздействия ионизирующих излучений не существует, принимается не всеми специалистами, данные о влиянии радиации на живой организм также довольно противоречивы.