Глава 2.3. Перемещения радиоактивных веществ в биосфере

2.3.1. Общие закономерности

Радиоактивные продукты ядерного деления, выпадая либо сами по себе или чаще с атмосферными осадками, а также радиоактивные отходы включаются в компоненты биосферы – биотические (флора, фауна) и абиотические (почва, вода) и принимают участие в биологическом цикле круговорота веществ (см. рис.19).

Наиболее короткий путь – через сельскохозяйственные растения и животных. Продукты деления могут попадать в организм человека как непосредственно через растительную пищу, так и через животных, питающихся растениями, содержащие радиоактивные вещества.

Рис.19. Миграция радиоактивных элементов.

Из радиоактивных продуктов деления наибольшую опасность для человека представляют ⁹⁰Sr и ¹³⁷Cs из-за их относительно высокой энергии излучения и большого периода полураспада и исключительной способности включаться в биологический круговорот веществ (почва  растения  животные  человек), а также надолго задерживаться в организме человека и животных. При исследовании закономерностей передвижения ⁹⁰Sr и ¹³⁷Cs от одного объекта биосферы к другому было замечено, что первый ведёт себя сходно с кальцием, а второй- с калием. Поэтому, при равных условиях в объектах биосферы, загрязнённых радионуклидами, максимальная концентрация ⁹⁰Sr всегда обнаруживается в органах богатых кальцием, а максимальная концентрация цезия- 137 – в объектах богатых калием.

Следует отметить, что многие вопросы закономерностей перехода радионуклидов в звеньях биологических цепей остаются слабо изученными.

2.3.2. Поведение радионуклидов в атмосфере

Атмосфера является мощным акцептором техногенных радиоактивных выбросов. Наиболее загрязняют среду наземные испытания ядерного оружия. При взрыве в процесс вовлекаются газы и аэрозоли воздушной среды, которые образуют радиоактивные аэрозоли с частицами разного диаметра, поднимающиеся в виде гриба. От 20 до 90% радиоактивных осколков деления попадает в стратосферу, остальное – в тропосферу.

При попадании радиоактивных аэрозолей в тропосферу происходит их глобальное «размывание» и перемещение током воздушных масс с большой скоростью, преимущественно по географическим параллелям. Основная часть выпадает с осадками в ближайшие дни- недели от момента взрыва в результате вовлечения в процессы формирования облаков. Скорость очищения подчиняется экспоненциальному закону с периодом полуочищения в 20–40 суток.

Гравитационное оседание частиц, попавших в стратосферу, происходит крайне медленно. Формирующиеся равновесие ведёт к длительному, равномерному малоинтенсивному загрязнению среды преимущественно северного полушария.

Состав радионуклидов ядерного происхождения за время циркуляции в стратосфере меняется. Короткоживущие нуклиды (наибольшая часть взрыва) распадаются, оставляя место цезий – стронциевым источникам глобального загрязнения.

Безаварийные выбросы АЭС являются незначительным, но постоянным источником поступления радионуклидов в атмосферу. Большая часть атмосферных загрязнений при нормальном режиме работы АЭС крайне незначительна. В состав аэрозолей, выбрасываемых в атмосферу вследствие утечки, входит сложный комплекс нуклидов, в том числе йод-131, стронций-89, кобальт-60. цезий-134. Количество радиоактивных веществ, поступающих с выбросами реактора в атмосферу, невелико.

Ионы воздуха являются ядрами конденсации и соответственно образования и роста водяных капель, сорбирующих основные сульфатные и нитратные токсические загрязнители атмосферы. Повышенная конденсация, как следствие повышенного диффузного ионообразования, в сочетании с массивным токсическим загрязнением среды является одним из факторов образования кислых туманов и дождей, закисления почв и ухудшения их репродуктивных свойств, ведёт к снижению иммунитета. Массовое (диффузное) увеличение числа ядер конденсации может привести к формированию стратосферного сульфатно-нитратного слоя, нарушению радиационного баланса земли.