Typy radioaktivního znečištění, příčiny, důsledky, prevence, léčba a příklady



radioaktivní kontaminace je definován jako začlenění nežádoucích radioaktivních prvků do životního prostředí. To může být přirozené (radioizotopy přítomné v životním prostředí) nebo umělé (radioaktivní prvky produkované lidmi).

Mezi příčiny radioaktivní kontaminace patří jaderné testy, které jsou prováděny pro válečné účely. Ty mohou generovat radioaktivní deště, které cestují vzduchem několik kilometrů.

Dalšími hlavními příčinami radioaktivní kontaminace jsou nehody v jaderných elektrárnách za účelem získávání energie. Některé zdroje kontaminace jsou uranové doly, lékařské činnosti a produkce radonu.

Tento druh znečištění životního prostředí má vážné důsledky pro životní prostředí a lidské bytosti. Ovlivněny jsou trofické řetězce ekosystémů a lidé mohou mít vážné zdravotní problémy, které způsobují jejich smrt.

Hlavním řešením radioaktivní kontaminace je prevence; musí být zavedeny bezpečnostní protokoly pro nakládání s radioaktivním odpadem a jeho skladování, jakož i nezbytné vybavení.

Mezi místy s velkými problémy kontaminace radioaktivitou máme Hirošimu a Nagasaki (1945), Fukušimu (2011) a Černobyl na Ukrajině (1986). Ve všech případech byly účinky na zdraví vystavených osob závažné a způsobily mnoho úmrtí.

Index

  • 1 Typy záření
    • 1.1 Alfa záření
    • 1.2 Beta záření
    • 1.3 Gama záření
  • 2 Typy radioaktivní kontaminace
    • 2.1 Přírodní
    • 2.2 Umělé
  • 3 Příčiny
    • 3.1 Jaderné zkoušky
    • 3.2 Jaderné elektrárny (jaderné reaktory)
    • 3.3 Radiační nehody
    • 3.4 Těžba uranu
    • 3.5 Lékařská činnost
    • 3.6 Radioaktivní materiály v přírodě
  • 4 Důsledky
    • 4.1 O 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 Odkazy

Druhy záření

Radioaktivita je fenomén, kterým některá těla emitují energii ve formě částic (korpuskulární záření) nebo elektromagnetických vln. Toto je produkováno takzvanými radioizotopy.

Radioizotopy jsou atomy stejného prvku, které mají nestabilní jádro, a musí 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. Toto záření může být tří typů:

Alfa záření

Částice jsou emitovány z ionizovaných iontů helia, které mohou cestovat velmi krátkou vzdáleností. Penetrační kapacita těchto částic je malá, takže mohou být zastaveny listem papíru.

Beta záření

Elektrony jsou emitovány, které mají velkou energii v důsledku rozpadu protonů a neutronů. Tento typ záření je schopen pojíždět několik metrů a může být zastaven skleněnými, hliníkovými nebo dřevěnými deskami.

Gama záření

Jedná se o typ elektromagnetického záření s vysokou energií, která pochází z atomového jádra. Jádro přechází z excitovaného stavu na nižší energii a uvolňuje se elektromagnetické záření.

Gama záření má vysokou penetrační sílu a může cestovat stovky metrů. K zastavení je třeba desek o délce několika centimetrů olova 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, půdě nebo v živých bytostech.

Podle původu radioaktivity je radioaktivní kontaminace dvou typů:

Přirozeně

Tento druh znečištění pochází z radioaktivních prvků, které se vyskytují v přírodě. Přírodní radioaktivita pochází z kosmického záření nebo ze zemské kůry.

Kosmické záření je tvořeno částicemi s vysokou energií přicházející z vesmíru. Tyto částice vznikají, když nastanou exploze supernovy, ve hvězdách a na slunci.

Když se radioaktivní prvky dostanou na Zemi, jsou odkloněny elektromagnetickým polem planety. Nicméně u pólů není ochrana příliš účinná a může se dostat do atmosféry.

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

Hlavními radioaktivními prvky zemského pláště jsou uran, thium a draslík. Země ztratila prvky s krátkými radioaktivními obdobími, ale jiné mají život miliard let. Mezi nimi jsou uran235, uranu238, thorium232 a draslíku40.

Uran235, uranu238 a thoria232 tvoří tři radioaktivní jádra přítomná v prachu, který vznikl hvězdami. Tyto rozpadající se radioaktivní skupiny dávají vznik dalším prvkům s kratším poločasem rozpadu.

Z rozpadu uranu238 vzniká radium az tohoto radonu (plynný radioaktivní prvek). Radon je hlavním zdrojem přirozené radioaktivní kontaminace.

Umělé

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

Během roku 1895 německý fyzik Roëntgen náhodně objevil umělé záření. Výzkumník zjistil, že rentgenové paprsky jsou elektromagnetické vlny, které byly způsobeny kolizí elektronů uvnitř vakuové trubice.

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

Umělé radioaktivní izotopy jsou produkovány bombardováním neutrony na různé atomy. Ty, když proniknou jádry, je mohou destabilizovat a nabít energií.

Umělá radioaktivita má řadu aplikací v různých oblastech, jako je lékařství, průmysl a válečné aktivity. V mnoha případech jsou tyto radioaktivní prvky omylem uvolňovány do životního prostředí a způsobují vážné problémy se znečištěním.

Příčiny

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

Jaderné testy

Jedná se o detonaci různých experimentálních jaderných zbraní, zejména pro vývoj vojenských zbraní. Rovněž byly prováděny jaderné výbuchy, aby se vykopaly studny, odčerpaly paliva nebo vybudovaly některé infrastruktury.

Jaderné testy mohou být atmosférické (v atmosféře Země) stratosférické (mimo atmosféru planety), pod vodou a pod zemí. Atmosférické jsou nejvíce znečišťující, protože produkují velké množství radioaktivního deště, který se rozptyluje v několika kilometrech.

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 dosáhnout lidské bytosti.

Jednou z hlavních forem nepřímé radioaktivní kontaminace je mléko, které může ovlivnit dětskou populaci.

Od roku 1945 bylo po celém světě provedeno asi 2000 jaderných testů. V konkrétním případě Jižní Ameriky postihl radioaktivní spad především Peru a Chile.

Generátory jaderné energie (jaderné reaktory) \ t

Mnoho zemí nyní používá jaderné reaktory jako zdroj energie. Tyto reaktory produkují řetězově řízené jaderné reakce, obvykle nukleárním štěpením (ruptura atomového jádra).

K znečištění dochází především v důsledku úniku radioaktivních prvků z jaderných elektráren. Environmentální problémy spojené s jadernými elektrárnami jsou přítomny od poloviny 40. let.

Když se v jaderných reaktorech vyskytnou netěsnosti, tyto znečišťující látky se mohou pohybovat stovky kilometrů vzduchem, což způsobilo kontaminaci vod, půdy a potravinových zdrojů, které postihly okolní komunity..

Radiační nehody

Obvykle se vyskytují v souvislosti s průmyslovými činnostmi v důsledku nedostatečné manipulace s radioaktivními prvky. V některých případech obsluha zařízení řádně nezachází a může vytvářet úniky do okolního prostředí.

Ionizující záření může být generováno, což může způsobit poškození pracovníků v průmyslu, vybavení nebo uvolnění do atmosféry.

Těžba uranu

Uran je prvek, který se nachází v přírodních ložiskách v různých oblastech planety. Tento materiál je široce používán jako surovina pro výrobu energie v jaderných elektrárnách.

Při provádění těchto ložisek uranu vznikají radioaktivní zbytkové prvky. Produkované odpadní materiály se uvolňují na povrch, kde se hromadí a mohou být rozptýleny větrem nebo deštěm.

Vzniklý odpad vytváří velké množství gama záření, které je velmi škodlivé pro živé bytosti. Rovněž vznikají vysoké hladiny radonu a znečištění vodních zdrojů u vodní hladiny může být způsobeno loužením.

Radon je hlavním zdrojem kontaminace pracovníků těchto dolů. Tento radioaktivní plyn může být snadno vdechnut a napadnout dýchací cesty, generovat rakovinu plic.

Lékařské činnosti

V různých aplikacích nukleární medicíny jsou produkovány radioaktivní izotopy, které musí být následně vyřazeny. Laboratorní materiály a odpadní vody jsou obvykle kontaminovány radioaktivními prvky.

Stejně tak radioterapeutická zařízení mohou vytvářet radioaktivní kontaminaci jak pro operátory, tak pro pacienty.

Radioaktivní materiály v přírodě

Radioaktivní materiály v přírodě (NORM) lze normálně nalézt v životním prostředí. Obecně neprodukují radioaktivní kontaminaci, ale různé lidské aktivity mají tendenci je soustředit a stávají se problémem.

Některé zdroje koncentrace materiálů NORM jsou spalování minerálního uhlí, paliv na bázi ropy a výroba hnojiv.

V oblastech spalování odpadků a různých pevných odpadů se může hromadit draslík40 a radonu226. V oblastech, kde je hlavním palivem uhlí, se vyskytují také radioizotopy.

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

Důsledky

O životním prostředí

Vodní zdroje mohou být kontaminovány radioaktivními izotopy, které ovlivňují různé vodní ekosystémy. Podobně jsou tyto kontaminované vody konzumovány různými ovlivněnými organismy.

Když dojde ke kontaminaci půdy, stanou se ochuzenými, ztratí svou plodnost a nemohou být použity v zemědělských činnostech. Radioaktivní kontaminace navíc ovlivňuje trofické řetězce v ekosystémech.

Rostliny jsou tak kontaminovány radioizotopy půdou a přecházejí na býložravce. Tato zvířata mohou trpět mutacemi nebo zemřít vlivem radioaktivity.

Predátory jsou postiženy sníženou dostupností potravin nebo jsou kontaminovány konzumací zvířat naložených radioizotopy.

O lidech

Ionizující záření může způsobit smrtelné poškození lidí. K tomu dochází, protože radioaktivní izotopy poškozují strukturu DNA, která tvoří buňky.

V buňkách dochází k radiolýze (rozkladem záření) jak DNA, tak vody v ní obsažené. Výsledkem je buněčná smrt nebo výskyt mutací.

Mutace mohou způsobit různé genetické abnormality, které mohou způsobit dědičné defekty nebo nemoci. Mezi nejběžnější onemocnění patří rakovina, zejména rakovina štítné žlázy, protože fixuje jód.

Kostní dřeň může být také ovlivněna, což způsobuje různé typy anémie a dokonce i leukémie. Také imunitní systém může být oslaben, což ho činí citlivějším na bakteriální a virové infekce.

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

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

Prevence

Jakmile dojde k radioaktivní kontaminaci, je velmi obtížné ji kontrolovat. Proto se musí úsilí zaměřit na prevenci.

Radioaktivní odpad

Nakládání s radioaktivním odpadem je jednou z hlavních forem prevence. Ty musí být uspořádány podle bezpečnostních pravidel, aby se zabránilo kontaminaci lidí, kteří s nimi manipulují.

Radioaktivní odpad musí být oddělen od ostatních materiálů a snazší snazší snížení jeho objemu. V některých případech je zpracování těchto odpadů prováděno tak, aby se z nich staly více manipulovatelné pevné formy.

Následně musí být radioaktivní odpad uložen ve vhodných nádobách, aby se zabránilo znečištění životního prostředí.

Kontejnery jsou skladovány v izolovaných lokalitách 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 řádně vyškoleni k manipulaci se zařízením a vyhýbali se nehodám. Rovněž se doporučuje, aby lidé v okolí těchto zařízení znali možná rizika a způsoby jednání v případě jaderné havárie..

Ochrana pracovníků pracujících s radioaktivními prvky

Nejúčinnější prevencí proti radioaktivní kontaminaci je, že pracovníci jsou vyškoleni a mají odpovídající ochranu. Musí být dosaženo tak, aby se zkrátila doba vystavení lidí radioaktivitě.

Zařízení musí být konstruována vhodným způsobem, aby se zabránilo vzniku pórů a trhlin, kde se mohou hromadit radioizotopy. Musíte mít dobré větrací systémy, s filtry, které zabraňují uvolňování odpadu do životního prostředí.

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

Léčba

Existují některá opatření, která mohou být přijata ke zmírnění symptomů radioaktivní kontaminace. Ty mohou zahrnovat krevní transfúze, posílení imunitního systému nebo transplantaci kostní dřeně.

Tato léčba je však paliativní, protože je velmi obtížné odstranit radioaktivitu z lidského těla. Léčba však v současné době probíhá s chelatačními molekulami, které mohou izolovat radioizotopy v těle.

Chelatační látky (netoxické molekuly) se váží na radioaktivní izotopy, které tvoří stabilní komplexy, které mohou být eliminovány z těla. Jsou schopny syntetizovat chelatační činidla, která jsou schopna eliminovat až 80% kontaminace.

Příklady míst kontaminovaných radioaktivitou

Od využití jaderné energie v různých lidských činnostech došlo k různým radioaktivním haváriím. Aby postižené osoby věděly o jejich závažnosti, byla stanovena škála jaderných havárií.

Mezinárodní organizace pro jadernou havárii (INES) byla navržena Mezinárodní organizací pro atomovou energii v roce 1990. INES má stupnici od 1 do 7, kde 7 označuje vážnou nehodu.

Nejzávažnější příklady radioaktivní kontaminace jsou uvedeny níže.

Hirošima a Nagasaki (Japonsko)

Jaderné bomby se začaly vyvíjet ve 40. letech dvacátého století na základě studií Alberta Einsteina. Tyto jaderné zbraně byly používány Spojenými státy během druhé světové války.

6. srpna 1945 vybuchla nad městem Hirošimy bomba obohacená uranem. To vedlo k tepelné vlně přibližně 300 000 ° C a velkému vzplanutí gama záření.

Následně došlo k radioaktivnímu spadu, který byl rozptýlen větrem, čímž se kontaminace dostala do větší vzdálenosti. Asi 100.000 lidí zemřelo při výbuchu a dalších 10 000 v důsledku následků radioaktivity..

9. srpna 1945, druhá jaderná bomba explodovala ve městě Nagasaki. Tato druhá bomba byla obohacena plutoniem a byla silnější než Hirošima.

V obou městech přežili výbuch četných zdravotních problémů. Riziko rakoviny v populaci se tak mezi lety 1958 a 1998 zvýšilo o 44%.

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

V této populaci jsou vysoké míry leukémie, sarkomů, karcinomů a glaukomů. Skupina dětí vystavených ozáření v děloze prezentovala 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 byl přehřátý. To způsobilo explozi vodíku uvnitř reaktoru a více než 200 tun radioaktivního materiálu bylo vhozeno do atmosféry.

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

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

Stavy spojené s dýchacími a trávicími systémy byly také pozorovány v důsledku expozice radioaktivitě. U dětí, které byly v děloze, mělo více než 40% imunologických nedostatků.

Existují také genetické anomálie, zvýšená onemocnění reprodukčního a močového systému a také předčasné stárnutí.

Fukushima Daiichi (Japonsko)

Tato nehoda byla výsledkem zemětřesení o velikosti 9, které 11. listopadu 2011 otřáslo Japonskem. Následně došlo k tsunami, která deaktivovala chladicí a elektrické systémy tří reaktorů v jaderné elektrárně Fukušima..

V reaktorech došlo k několika výbuchům a požárům a vznikly radiační filtrace. Tato nehoda byla původně klasifikována jako úroveň 4, ale vzhledem k jejím následkům byla později zvýšena na úroveň 7.

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

Má se za to, že tyto kontaminované vody představují riziko pro ekosystémy Tichého oceánu. Jedním z nejobtížnějších radioizotopů je cesium, které se snadno pohybuje ve vodě a může se hromadit v bezobratlých.

Výbuch nezpůsobil přímé radiační úmrtí a úroveň vystavení radioaktivitě byla nižší než u Černobylu. Někteří pracovníci však během několika dnů po nehodě předložili změny v DNA.

Podobně byly v některých populacích zvířat vystavených ozáření zjištěny genetické změny.

Odkazy

  1. Greenpeace International (2006) Katastrofa Černobylu, důsledky pro lidské zdraví. Shrnutí 20 pp.
  2. Hazra G (2018) Radioaktivní znečištění: přehled. Holistický přístup k životnímu prostředí 8: 48-65.
  3. Pérez B (2015) Studium znečištění životního prostředí vlivem přírodních radioaktivních prvků. Diplomová práce na bakalářské studium fyziky. Přírodovědecká fakulta, Papežská katolická univerzita v Peru. Lima, Peru. 80 pp
  4. Osores J (2008) Environmentální radioaktivní kontaminace neotropií. Biolog 6: 155-165.
  5. Siegel a Bryan (2003) Environmentální geochemie radioaktivní kontaminace. Sandia National Laboratories, Albuquerque, USA. 115 pp.
  6. Ulrich K (2015) Účinky Fukušimy, pokles jaderného průmyslu spěchá. Zpráva Greenpeace. 21 pp.