Тема 7. Радіоактивне забруднення земель

7.1. Радіоактивне забруднення довкілля як один із найважливіших видів впливу виробничої діяльності людини у сучасних умовах.

7.2. Радіоактивне забруднення земель.

7.3 Використання та ренатуралізація радіоактивно забруднених земель.

7.1. Радіоактивне забруднення довкілля як один із найважливіших видів впливу виробничої діяльності людини у сучасних умовах

Радіація – це іонізуюче випромінювання, що виникає у процесі самочинного розпаду ядра атома нестабільного нукліда хімічного елемента. Випромінювання поділяється на корпускулярне (розпад супроводжується виділенням частинок: альфа-, бета-, нейтронів, протонів, мезонів тощо) та фотонне (електромагнітне), за якого виділяється квант енергії, – рентгенівське або γ-випромінювання. Якісною характеристикою випромінювання є вид та енергія випромінювання, проникна здатність, період піврозпаду, а кількісною – активність (радіоактивність). На практиці активність радіонукліда визначають за потоком γ-випромінювання, враховуючи, що одному акту розпаду відповідає висилання одного γ-кванта.

Усі живі організми Землі протягом історії формування та розвитку біосфери зазнають впливу як космічного опромінення, так і опромінення радіонуклідами із природними джерел, які перебувають у розсіяному стані. За даними В. П. Антонова (1989), природні джерела Землі охоплюють понад 60 природних радіонуклідів. Зокрема, Л. М. Горєв, В. І. Пелешко і В. К. Хільчевський (1993) виокремлюють 40 радіонуклідів, із них: 12 торієвого (²³²Th, ²²⁸Ra, ²²⁸Ас, ²²⁸Th, ²²⁴Ra, ²²⁰Em, ²¹⁶Ро, ²¹²РЬ, ²¹²Ві, ²¹²Ро, ²⁰⁸Ті, ²⁰⁸РЬ), 16 уранового (²³⁸U, ²³⁴Th, ²³⁴Pa, ²³⁴U, ²³⁰Th, ²²⁶Ra, ²²²Em(Rn), ²¹⁸Po, ²¹⁴Pb, ²¹⁴Bi, ²¹⁴Po, ²¹⁰Ti, ^2IOPb, ²¹⁰Bi, ²¹⁰Po, ²⁰⁶Pb) і 12 актинієво-уранового (²³⁵U(AcU), ²³¹Th, ²³¹Pa, ²²⁷Ac, ²²³Ra, ²¹⁹Em, ²¹⁵Po, ²¹¹Pb, ²¹¹Bi, ²¹¹Po, ²⁰⁷Ti, ²⁰⁷Pb) рядів. Материнські елементи радіоактивних рядів мають великий період напіврозпаду (Т_1/2 від 10⁸ до 10¹⁰ років).

До природних елементів, які не враховано до радіоактивних рядів, ці автори виокремлюють три групи за генетичними ознаками: а) первинні довгоживучі радіоактивні нукліди – ⁴⁰К, ⁸⁷Rb, ¹¹⁵In, ¹⁴⁷Sm та інші (біля 11) з періодом напіврозпаду від 10⁸ до 10¹⁵ років; б) менш довгоживучі радіоактивні нукліди, які безперервно виникають у верхніх горизонтах атмосфери під дією космічного випромінення, радіоактивність яких зумовлена наявністю ізотопів, які виникають у процесі стику космічних ядер з ядрами атомів речовини повітря – ³Н (Т_1/2 = 12,46 років), ⁷Ве (Т_1/2 = 52,9 доби) і ¹⁰Ве (Т_1/2 = 2,5∙10⁶ років), ¹⁴С (Т_1/2 = 5568 років), ²²Na (Т_1/2 = 2,6 років), ³²Р (Т_1/2 = 14,3 доби) і ³³Р (Т_1/2 = 24,4 доби), ³⁵S (Т_1/2 = 87,1 доби), ³⁹С1 (Т_1/2 = 55,5 хвилин) та ін. (всього 14 радіонуклідів); в) радіоактивні нукліди, які утворюються завдяки штучним ядерним реакціям, тобто у результаті ділення ядер ²³⁵U, ²³⁸U і ²³⁹Pu під дією нейтронів унаслідок ядерних випробувань, а також із відходів ядерної промисловості, енергетики і транспорту. Основними штучними радіонуклідами є: ¹³⁷Cs (Т_1/2 = 33 роки), ⁸⁹Sr (Т_1/2 = 51 доба), ⁹⁰Sr (Т_1/2 = 28 років), ⁴⁴Са (Т_1/2 = 28,5 доби), ⁹⁵Zr (Т_1/2 = 65 діб) і ¹⁴⁰Ва (Т_1/2 = 13 діб).

Серед багатьох радіонуклідів найбільше значення для формування доз опромінення населення Землі мають вісім – ¹⁴С, ¹³⁷Cs, ⁹⁵Zr, ¹⁰⁶Ru, ⁹⁰Sr, ¹⁴⁴Ce, ³H та ¹³¹I (В. П. Антонов, 1989)).

Отже, із 40-х років XX ст., поряд з іншими елементами – забруднювачами довкілля, суттєва роль належить радіоактивним нуклідам. У процесі самочинного розпаду і кругообігу атоми радіоактивних елементів утворюють нові ізотопи, які відрізняються від материнських. Ці вторинні радіонукліди разом із штучними, які містяться в об’єктах навколишнього середовища, технологічно підсилюють радіоактивний фон довкілля. Загалом радіоактивне забруднення – це перевищення природного рівня вмісту в довкіллі радіоактивних речовин.

Вплив радіації на живу речовину ще не вивчено остаточно, але все ж таки небезпека радіоактивного забруднення полягає у тому, що: а) поступово мігруючи геокомпонентами ландшафтних систем, значна частина радіонуклідів активно включається у процеси біокругообігу, а це становить небезпеку захворювання живих організмів, порушення нормального росту і розвитку рослин, навіть їхньої загибелі; б) малі дози радіації впливають на біоритмику у зв’язку із розладанням роботи органів, один із складників яких – органічна речовина – частково руйнується. Поступово відбувається зміна ізотопного складу атомів живої речовини, що спричинює функціональні розлади; в) високі дози опромінення діють комплексно, зокрема, з повним або частковим руйнуванням інформації в епифізі, наслідком якого може бути руйнування тканин, клітин крові й кісткового мозку. Загибель клітин наступає унаслідок руйнування клітинних мембран, втрачається контроль за їхнім ростом. Можливим наслідком цього можуть бути ракові захворювання, що часто передається по спадковості; г) внаслідок йонізації найшвидше відбуваються порушення у кровотвірній системі. Це зумовлено порівняно коротким періодом життя клітин крові, у результаті чого у них швидше відбуваються зміни мутаційного виду; ґ) прискорюється плин біочасу, що змінює швидкість обмінних процесів у виокремленому просторі опромінених геосистем. Змінюється гомеостаз біосистем і функціонування окремих організмів та популяцій.

Біозміни, спричинені радіоактивним опроміненням, позначаються на різних рівнях організації живої речовини – молекулярно-генетичному (ушкодження ДНК, РНК, ферментів, порушення процесів обміну), субклітинному (ушкодження біомембран, ядер, хромосом, мітохондій, лісозом), клітинному (припинення поділу і загибелі клітин, перетворення їх на злоякісні), органному (ураження кісткового мозку, центральної нервової системи, травного каналу), організмовому (скорочення тривалості життя або загибель) і популяційному (зміна генетичних характеристик в окремих індивидів унаслідок генних і хромосомних мутацій).