Druhy radioaktivní kontaminace, příčiny, důsledky

3246
Jonah Lester
Druhy radioaktivní kontaminace, příčiny, důsledky

The radioaktivní kontaminace Je definována jako začlenění nežádoucích radioaktivních prvků do životního prostředí. Může to být přírodní (radioizotopy přítomné v prostředí) nebo umělý (radioaktivní prvky produkované lidmi).

Mezi příčiny radioaktivní kontaminace patří jaderné testy prováděné pro vojenské účely. Mohou generovat radioaktivní deště, které cestují vzduchem několik kilometrů.

Jaderný výbuch. Zdroj: Foto s laskavým svolením National Nuclear Security Administration / Nevada Site Office [Public domain]

Nehody v jaderných elektrárnách jsou další z hlavních příčin radioaktivní kontaminace. Některé zdroje kontaminace jsou uranové doly, lékařské činnosti a produkce radonu..

Tento typ znečištění životního prostředí má vážné důsledky pro životní prostředí a lidské bytosti. Jsou ovlivněny trofické řetězce ekosystémů a lidé mohou mít vážné zdravotní problémy, které způsobí jejich smrt.

Hlavním řešením radioaktivní kontaminace je prevence; Musí být zavedeny bezpečnostní protokoly pro manipulaci a skladování radioaktivního odpadu a nezbytného vybavení.

Mezi místa s velkými problémy s radioaktivní kontaminací patří Hirošima a Nagasaki (1945), Fukushima (2011) a Černobyl na Ukrajině (1986). Ve všech případech byly účinky na zdraví exponovaných osob vážné a způsobily mnoho úmrtí.

Rejstřík článků

  • 1 Druhy záření
    • 1.1 Alfa záření
    • 1.2 Beta záření
    • 1.3 Gama záření
  • 2 Druhy radioaktivní kontaminace
    • 2.1 Přírodní
    • 2.2 Umělé
  • 3 příčiny
    • 3.1 Jaderné zkoušky
    • 3.2 Generátory jaderné energie (jaderné reaktory)
    • 3.3 Radiologické nehody
    • 3.4 Těžba uranu
    • 3.5 Lékařské činnosti
    • 3.6 Radioaktivní materiály v přírodě
  • 4 Důsledky
    • 4.1 O životním prostředí
    • 4.2 O lidech
  • 5 Prevence
    • 5.1 Radioaktivní odpad
    • 5.2 Jaderné elektrárny
    • 5.3 Ochrana pracovníků pracujících s radioaktivními prvky
  • 6 Léčba
  • 7 Příklady míst kontaminovaných radioaktivitou
    • 7.1 Hirošima a Nagasaki (Japonsko)
    • 7.2 Černobyl (Ukrajina)
    • 7.3 Fukushima Daiichi (Japonsko)
  • 8 Reference

Druhy záření

Radioaktivita je jev, při kterém některá tělesa emitují energii ve formě částic (korpuskulární záření) nebo elektromagnetických vln. To je produkováno takzvanými radioizotopy.

Radioizotopy jsou atomy stejného prvku, které mají nestabilní jádro a mají tendenci se rozpadat, dokud nedosáhnou stabilní struktury. Když se rozpadnou, atomy emitují energii a částice, které jsou radioaktivní.

Radioaktivní záření se také nazývá ionizující, protože může způsobit ionizaci (ztrátu elektronů) atomů a molekul. Tato záření mohou být tří typů:

Alfa záření

Částice jsou emitovány z ionizovaných jader helia, které mohou cestovat na velmi krátké vzdálenosti. Penetrační kapacita těchto částic je malá, takže je lze zastavit listem papíru.

Beta záření

Elektrony, které mají vysokou energii, jsou emitovány v důsledku rozpadu protonů a neutronů. Tento typ záření je schopen cestovat několik metrů a lze jej zastavit skleněnými, hliníkovými nebo dřevěnými deskami..

Gama záření

Jedná se o druh elektromagnetického záření s vysokou energií, které pochází z atomového jádra. Jádro přejde z excitovaného stavu do stavu s nižší energií a uvolní se elektromagnetické záření.

Gama záření má vysokou penetrační sílu a může cestovat stovky metrů. Chcete-li to zastavit, jsou nutné desky o průměru několika centimetrů nebo až 1 metr betonu.

Druhy radioaktivní kontaminace

Radioaktivní kontaminaci lze definovat jako začlenění nežádoucích radioaktivních prvků do životního prostředí. Radioizotopy mohou být přítomny ve vodě, vzduchu, zemi nebo v živých věcech.

V závislosti na původu radioaktivity je radioaktivní kontaminace dvou typů:

přírodní

Tento typ kontaminace pochází z radioaktivních prvků, které se vyskytují v přírodě. Přirozená radioaktivita pochází z kosmického záření nebo ze zemské kůry.

Kosmické záření se skládá z vysokoenergetických částic, které pocházejí z vesmíru. Tyto částice vznikají při výbuchu supernovy ve hvězdách a na Slunci..

Když se radioaktivní prvky dostanou na Zemi, jsou odkloněny elektromagnetickým polem planety. Na pólech však ochrana není příliš účinná a mohou vstoupit do atmosféry..

Dalším zdrojem přirozené radioaktivity jsou radioizotopy přítomné v zemské kůře. Tyto radioaktivní prvky jsou odpovědné za udržování vnitřního tepla planety.

Hlavními radioaktivními prvky v zemském plášti jsou uran, thorium a draslík. Země ztratila prvky s krátkými radioaktivními obdobími, ale jiné mají život miliardy let. Z nich vyniká uran235, uran238, thorium232 a draslík40.

Uran235, uran238 a thoria232 tvoří tři radioaktivní jádra přítomná v prachu, z něhož pocházejí hvězdy. Tyto radioaktivní skupiny při rozpadu způsobují vznik dalších prvků s kratšími poločasy rozpadu.

Z rozpadu uranu238 vzniká radium az tohoto radonu (plynného radioaktivního prvku). Radon je hlavním zdrojem přirozené radioaktivní kontaminace.

Umělý

Toto znečištění je způsobeno lidskými činnostmi, jako je lékařství, těžba, průmysl, jaderné zkoušky a výroba energie..

V průběhu roku 1895 německý fyzik Roëntgen náhodou objevil umělé záření. Výzkumník zjistil, že rentgenové paprsky byly elektromagnetické vlny, které pocházely ze srážky elektronů uvnitř vakuové trubice..

Umělé radioizotopy se vyrábějí v laboratoři výskytem jaderných reakcí. V roce 1919 byl z vodíku vyroben první umělý radioaktivní izotop.

Umělé radioaktivní izotopy se vyrábějí z neutronového bombardování různých atomů. Ty se pronikáním do jader dokáží destabilizovat a nabít energií..

Umělá radioaktivita má řadu aplikací v různých oblastech, jako je medicína, průmyslové a vojenské činnosti. V mnoha případech se tyto radioaktivní prvky omylem uvolňují do životního prostředí a způsobují vážné problémy s kontaminací..

Příčiny

Radioaktivní kontaminace může pocházet z různých zdrojů, obvykle kvůli nesprávnému zacházení s radioaktivními prvky. Některé z nejčastějších příčin jsou uvedeny níže.

Jaderné testy

Jaderná elektrárna v Pensylvánii, USA. Zdroj: Viz stránka autora [Public domain] Centra pro kontrolu a prevenci nemocí a veřejné zdraví

Týká se to detonace různých experimentálních jaderných zbraní, zejména pro vývoj vojenských zbraní. Byly také provedeny jaderné výbuchy za účelem vykopání studní, těžby paliva nebo vybudování infrastruktury.

Jaderné testy mohou být atmosférické (v zemské atmosféře), stratosférické (mimo atmosféru planety), pod vodou a pod zemí. Atmosférické jsou nejvíce znečišťující, protože produkují velké množství radioaktivního deště, které je rozptýleno na několik kilometrů.

Radioaktivní částice mohou kontaminovat vodní zdroje a dostat se na zem. Tato radioaktivita může dosáhnout různých trofických úrovní prostřednictvím potravinových řetězců a ovlivnit plodiny, a tak se dostat k lidem.

Jednou z hlavních forem nepřímé radioaktivní kontaminace je mléko, a proto může mít vliv na děti..

Od roku 1945 bylo na celém světě provedeno přibližně 2 000 jaderných testů. V konkrétním případě Jižní Ameriky ovlivnil radioaktivní spad hlavně Peru a Chile.

Generátory jaderné energie (jaderné reaktory)

Mnoho zemí v současné době používá jaderné reaktory jako zdroj energie. Tyto reaktory produkují řízené jaderné řetězové reakce, obvykle jaderným štěpením (prasknutím atomového jádra).

Ke znečištění dochází hlavně v důsledku úniku radioaktivních prvků z jaderných elektráren. Od poloviny 40. let 20. století se vyskytly problémy s životním prostředím spojené s jadernými elektrárnami..

Když dojde k úniku v jaderných reaktorech, mohou se tyto znečišťující látky pohybovat stovky kilometrů vzduchem a způsobit kontaminaci vody, půdy a zdrojů potravy, které zasáhly okolní komunity..

Radiologické nehody

Obvykle se vyskytují v souvislosti s průmyslovými činnostmi v důsledku nesprávného zacházení s radioaktivními prvky. V některých případech obsluha nezachází se zařízením správně a může docházet k únikům do okolí..

Může vznikat ionizující záření, které poškozuje průmyslové pracovníky, zařízení nebo se uvolňuje do atmosféry.

Těžba uranu

Uran je prvek nacházející se v přírodních ložiscích v různých oblastech planety. Tento materiál je široce používán jako surovina pro výrobu energie v jaderných elektrárnách..

Při využití těchto uranových usazenin se generují radioaktivní zbytkové prvky. Vyprodukované odpadní materiály se uvolňují na povrch, kde se hromadí, a mohou být rozptýleny větrem nebo deštěm..

Produkovaný odpad generuje velké množství gama záření, které je velmi škodlivé pro živé bytosti. Podobně dochází k vysoké hladině radonu a vyluhováním může dojít ke kontaminaci vodních zdrojů na hladině podzemní vody..

Radon je hlavním zdrojem kontaminace pracovníků v těchto dolech. Tento radioaktivní plyn lze snadno vdechnout a napadnout dýchací cesty a způsobit rakovinu plic..

Lékařské činnosti

V různých aplikacích nukleární medicíny se produkují radioaktivní izotopy, které se pak musí zlikvidovat. Laboratorní materiály a odpadní vody jsou obecně kontaminovány radioaktivními prvky.

Stejně tak může radioterapeutické zařízení generovat radioaktivní kontaminaci operátorům i pacientům.

Radioaktivní materiály v přírodě

Radioaktivní materiály v přírodě (NORM) se běžně vyskytují v životním prostředí. Obecně neprodukují radioaktivní kontaminaci, ale různé lidské činnosti je obvykle koncentrují a stávají se problémem.

Některé zdroje koncentrace NORM materiálů jsou spalování minerálního uhlí, ropných paliv a výroba hnojiv..

K hromadění draslíku může docházet ve spalovnách odpadků a v různých pevných odpadech.40 a radon226. V oblastech, kde je hlavním palivem uhlí, jsou tyto radioizotopy také přítomny..

Fosfátová hornina používaná jako hnojivo obsahuje vysoké množství uranu a thoria, zatímco v ropném průmyslu se hromadí radon a olovo..

Důsledky

O životním prostředí

Zdroje vody mohou být kontaminovány radioaktivními izotopy, které ovlivňují různé vodní ekosystémy. Stejně tak jsou tyto znečištěné vody spotřebovávány různými ovlivněnými organismy.

Dojde-li ke kontaminaci půdy, zchudnou, ztratí úrodnost a nemohou být použity při zemědělských činnostech. Radioaktivní kontaminace navíc ovlivňuje potravní řetězce v ekosystémech.

Rostliny jsou tedy kontaminovány radioizotopy v půdě a tyto přecházejí na býložravce. Tato zvířata mohou podstoupit mutace nebo zemřít v důsledku radioaktivity.

Predátoři jsou ovlivněni sníženou dostupností potravy nebo kontaminací konzumací zvířat naložených radioizotopy.

O lidech

Ionizující záření může lidem způsobit smrt. K tomu dochází, protože radioaktivní izotopy poškozují strukturu DNA, která tvoří buňky..

K radiolýze (rozkladu zářením) dochází v buňkách DNA i vody v nich obsažené. To má za následek buněčnou smrt nebo výskyt mutací..

Mutace mohou způsobit různé genetické abnormality, které mohou vést k dědičným vadám nebo nemocem. Mezi nejčastější onemocnění patří rakovina, zejména štítná žláza, protože fixuje jód.

Podobně může být ovlivněna kostní dřeň, která způsobuje různé typy anémie nebo dokonce leukémie. Také může být oslaben imunitní systém, díky čemuž je citlivější na bakteriální a virové infekce..

Mezi další důsledky patří neplodnost a malformace plodů matek vystavených radioaktivitě. Děti mohou mít problémy s učením a růstem i malé mozky.

Někdy může poškození způsobit smrt buněk a ovlivnit tkáně a orgány. Pokud jsou ovlivněny životně důležité orgány, může dojít k úmrtí.

Prevence

Radioaktivní kontaminace je velmi obtížné kontrolovat, jakmile k ní dojde. Proto by se úsilí mělo zaměřit na prevenci.

Radioaktivní odpad

Skladování radioaktivního odpadu. Zdroj: D5481026 [CC BY-SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)]

Nakládání s radioaktivními odpady je jednou z hlavních forem prevence. Musí být uspořádány podle bezpečnostních předpisů, aby nedošlo ke kontaminaci osob, které s nimi zacházejí..

Radioaktivní odpad by měl být oddělen od ostatních materiálů a měl by se snažit snížit jeho objem, aby se s ním snáze manipulovalo. V některých případech se s těmito odpady zachází tak, aby se přeměnily na manipulovatelné pevné formy..

Radioaktivní odpad musí být následně uložen do vhodných nádob, aby nedošlo ke kontaminaci životního prostředí..

Kontejnery jsou uloženy na izolovaných místech s bezpečnostními protokoly nebo mohou být také pohřbeny hluboko v moři.

Jaderné elektrárny

Jedním z hlavních zdrojů radioaktivní kontaminace jsou jaderné elektrárny. Proto se doporučuje, aby byly postaveny nejméně 300 km od městských center..

Je také důležité, aby zaměstnanci jaderných elektráren byli odpovídajícím způsobem vyškoleni k obsluze zařízení a zabránění nehodám. Podobně se doporučuje, aby si populace v blízkosti těchto zařízení byly vědomy možných rizik a způsobů jednání v případě jaderné nehody..

Ochrana pracovníků pracujících s radioaktivními prvky

Nejúčinnější prevencí proti radioaktivní kontaminaci je, že personál je vyškolen a má odpovídající ochranu. Mělo by být možné zkrátit dobu expozice lidí radioaktivitě.

Zařízení musí být řádně konstruována tak, aby nedocházelo k pórům a trhlinám, kde by se mohly hromadit radioizotopy. Musí být zavedeny dobré ventilační systémy s filtry, které zabraňují úniku odpadu do životního prostředí..

Zaměstnanci musí mít odpovídající ochranu, jako jsou obrazovky a ochranné oděvy. Použité oblečení a vybavení by navíc mělo být pravidelně dekontaminováno..

Léčba

Existuje několik kroků, které lze podniknout ke zmírnění příznaků radioaktivní kontaminace. Patří mezi ně krevní transfuze, zlepšení imunitního systému nebo transplantace kostní dřeně..

Tato léčba je však paliativní, protože je velmi obtížné odstranit radioaktivitu z lidského těla. V současné době se však provádí léčba chelatujícími molekulami, které mohou izolovat radioizotopy v těle..

Chelátory (netoxické molekuly) se vážou na radioaktivní izotopy za vzniku stabilních komplexů, které lze z těla eliminovat. Byly syntetizovány chelatátory, které jsou schopné eliminovat až 80% kontaminace.

Příklady míst kontaminovaných radioaktivitou

Jelikož se jaderná energie využívala při různých lidských činnostech, došlo k různým nehodám v důsledku radioaktivity. Aby postižení lidé věděli o jejich závažnosti, byla zavedena řada jaderných havárií.

Mezinárodní stupnici jaderných nehod (INES) navrhla Mezinárodní organizace pro atomovou energii v roce 1990. INES má stupnici od 1 do 7, kde 7 označuje vážnou nehodu..

Níže jsou uvedeny příklady závažnější radioaktivní kontaminace.

Hirošima a Nagasaki (Japonsko)

Jaderné bomby se začaly vyvíjet ve 40. letech 20. století na základě studií Alberta Einsteina. Tyto jaderné zbraně používaly Spojené státy během druhé světové války.

6. srpna 1945 explodovala nad městem Hirošima bomba obohacená uranem. To vyvolalo vlnu tepla asi 300 000 ° C a velkou dávku gama záření..

Následně došlo k radioaktivnímu dešti, který se šířil větrem, čímž se kontaminace dostala dále. V následujících letech zemřelo na výbuch přibližně 100 000 lidí a dalších 10 000 na následky radioaktivity..

9. srpna 1945 explodovala ve městě Nagasaki druhá jaderná bomba. Tato druhá bomba byla obohacena o plutonium a byla silnější než ta hirošimská..

V obou městech měli přeživší výbuch řadu zdravotních problémů. Riziko rakoviny v populaci se tak v letech 1958 až 1998 zvýšilo o 44%.

V současné době stále existují důsledky radioaktivní kontaminace těchto bomb. Předpokládá se, že žije více než 100 000 lidí postižených radiací, včetně těch, kteří byli v děloze.

V této populaci je vysoká míra leukémie, sarkomů, karcinomů a glaukomů. Skupina dětí vystavených záření v děloze vykazovala chromozomální aberace.

Černobyl (Ukrajina)

Je považován za jednu z nejzávažnějších jaderných havárií v historii. Stalo se to 26. dubna 1986 v jaderné elektrárně a je na úrovni 7 v INES.

Pracovníci prováděli test simulující výpadek proudu a jeden z reaktorů se přehřál. To způsobilo explozi vodíku uvnitř reaktoru a do atmosféry bylo vyvrženo více než 200 tun radioaktivního materiálu..

Během výbuchu zemřelo více než 30 lidí a radioaktivní spad se rozšířil na několik kilometrů. Předpokládá se, že více než 100 000 lidí zemřelo v důsledku radioaktivity.

Míra výskytu různých typů rakoviny se v postižených oblastech Běloruska a Ukrajiny zvýšila o 40%. Jedním z nejběžnějších typů rakoviny je rakovina štítné žlázy a leukémie.

Byly také pozorovány stavy spojené s dýchacím a trávicím systémem v důsledku expozice radioaktivitě. U dětí, které byly v děloze, mělo více než 40% imunologické nedostatky.

Vyskytly se také genetické abnormality, nárůst nemocí reprodukčního a močového systému a předčasné stárnutí..

Fukushima Daiichi (Japonsko)

Jaderná elektrárna Fukušima, Japonsko. Zdroj: Digital Globe [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)]

Tato nehoda byla výsledkem zemětřesení o síle 9 stupňů, které zasáhlo Japonsko 11. března 2011. Následně došlo k vlně tsunami, která deaktivovala chladicí a elektrický systém tří reaktorů v jaderné elektrárně Fukušima..

V reaktorech došlo k několika výbuchům a požárům a došlo k úniku radiace. Tato nehoda byla původně klasifikována jako úroveň 4, ale kvůli jejím následkům byla později zvýšena na úroveň 7.

Většina radioaktivní kontaminace šla do vody, hlavně do moře. V současné době jsou v tomto zařízení velké skladovací nádrže na kontaminovanou vodu..

Tyto znečištěné vody jsou považovány za riziko pro ekosystémy Tichého oceánu. Jedním z nejproblematičtějších radioizotopů je cesium, které se snadno pohybuje ve vodě a může se hromadit v bezobratlých..

Výbuch nezpůsobil přímé úmrtí na záření a úrovně expozice radioaktivitě byly nižší než v Černobylu. Někteří pracovníci však několik dní po nehodě podstoupili změny DNA.

Podobně byly genetické změny detekovány u některých populací zvířat vystavených záření.

Reference

  1. Greenpeace International (2006) Černobylská katastrofa, důsledky pro lidské zdraví. Shrnutí. 20 stran.
  2. Hazra G (2018) Radioaktivní znečištění: přehled. Holistický přístup k životnímu prostředí 8: 48–65.
  3. Pérez B (2015) Studie kontaminace životního prostředí přírodními radioaktivními prvky. Práce pro získání bakalářského titulu z fyziky. Přírodovědecká fakulta, Pontificia Universidad Católica del Perú. Lima Peru. 80 stran
  4. Osores J (2008) Radioaktivní kontaminace životního prostředí v neotropikách. Biolog 6: 155-165.
  5. Siegel a Bryan (2003) Environmentální geochemie radioaktivní kontaminace. Sandia National Laboratories, Albuquerque, USA. 115 stran.
  6. Ulrich K (2015) Dopady Fukušimy, úpadek jaderného průmyslu se sráží. Zpráva Greenpeace. 21 stran.

Zatím žádné komentáře