8.2. фізичне забруднення
8.2.4. Радіоактивне забруднення атмосфери
До небезпечних факторів антропогенного характеру, що сприяє серйозного погіршення якості атмосфери, слід віднести радіоактивність.
Радіоактивністю називається мимовільне перетворення нестійкого ізотопу одного хімічного елемента в ізотоп іншого елемента, що супроводжується випусканням елементарних частинок або ядер (наприклад, # 945;-частинок).
Проміжок часу, протягом якого розкладається половина початкового кількості радіоактивного елемента, називається періодом напіврозпаду.
До основних видів радіоактивного розпаду відносяться # 945; розпад, # 946; розпад, електронний захват і спонтанне ділення. Часто ці види радіоактивного розпаду супроводжуються випусканням # 947; -променів, тобто жорсткого (з малою довжиною хвилі) електромагнітного випромінювання.
Радіоактивне забруднення становить особливу небезпеку для людини і середовища її проживання. Явище радіоактивності пов'язане з мимовільним розпадом атомних ядер, що призводить до зміни їх атомного номера або масового числа і супроводжується альфа-, бета- і гамма-випромінюваннями. Альфа-випромінювання - потік важких частинок, що складаються з протонів і нейтронів, який затримується аркушем паперу і не здатний проникнути через шкіру людини. Однак він стає надзвичайно небезпечним, якщо потрапляє всередину організму, де викликає процеси іонізації і розпаду. Бета-випромінювання має більш високу проникаючу здатність і проходить в тканини людини на глубіну1-2 см. Гамма-випромінювання може затримуватися лише товстої свинцевою або бетонною плитою.
Процес самовільного розпаду нестабільного атома називається радіоактивним розпадом, а сам атом - радіонуклідом. Час, за який розпадається в середньому половина всіх радіонуклідів даного типу, прийнято вважати періодом напіврозпаду відповідного нуклида. А число розпадів в секунду в радіоактивному зразку - його активністю. Одиницею вимірювання активності в системі СІ є 1 бекерель (Бк, Bq), який дорівнює одному розпаду в секунду. Кількість енергії випромінювання, переданої тканин організму, називається дозою. а кількість такої енергії, поглиненої одиницею маси опромінюється тіла, - поглиненою дозою, яка вимірюється по системі СІ в Греях (ГР, Gy) (1Гр = 1Дж / кг). Однак при одній і тій же поглинання дозі альфа-випромінювання набагато небезпечніше бета- і гамма-випромінювань (в 20 разів). Перерахована з урахуванням цього доза вважається еквівалентною дозою. Її одиницею в системі СІ є зіверт (Зв, Sv) (Широко поширені позасистемні одиниці: кюрі (Кі, Cu) - одиниця активності ізотопу (1 Ки = 3,7 # 8729, 10 10 Бк), радий (радий, rad) - одиниця поглиненої дози опромінення (1 рад = 0,01 Гр), бер (бер, rem) - одиниця еквівалентної дози (1 бер = 0,01 Зв)).
Радіонукліди поділяються на природні (утворилися на початковому етапі еволюції Землі і при наступних геологічних процесах) і штучні (отримані людиною в атомних реакторах і енергетичних установках). Основну частину опромінення (більш 80% річної ефективної еквівалентної дози) населення земної кулі одержує від природних джерел радіації. Серед природних радіонуклідів виділені чотири групи: довгоживучі (уран-238, уран-235 (актіноурана), торій-232); короткоживучі (радій, радон, та інші радіоактивні елементи) - дочірні продукти розпаду урану, актиноурана і торію; довготривалі одиночні радіоактивні ізотопи, що не утворюють сімейств (калій-40); радіонукліди, що виникають в атмосфері, гідросфері і земній корі в результаті взаємодії космічних часток з атомними ядрами речовини Землі (вуглець-14 і ін.).
Рівні земної радіації неоднакові в різних районах і залежать від концентрації радіонуклідів поблизу поверхні. Аномальні радіаційні поля природного походження утворюються при збагаченні ураном, торієм деяких типів гранітів та інших магматичних утворень з підвищеним коефіцієнтом еманірованія; на родовищах радіоактивних елементів в різних породах; при сучасному внесенні урану, радію, радону в підземні і поверхневі води, геологічне середовище. Високою радіоактивністю часто характеризуються вугілля, фосфорити, горючі сланці, деякі глини і піски, в тому числі пляжні.
Ядерна енергетика (за умови найсуворішого виконання необхідних вимог) екологічно чистіше ніж теплоенергетика, оскільки виключає шкідливі викиди в атмосферу (золи, діоксиду вуглецю, сірки, оксидів азоту та ін.). Ця обставина пояснює будівництво та експлуатацію атомних електричних станцій (АЕС), при нормальній роботі яких викиди радіонуклідів в навколишнє середовище незначні. До теперішнього часу, за даними Міжнародного агентства з атомної енергетики (МАГАТЕ), число діючих у світі реакторів досягло 426 при їх сумарній електричній потужності 320 Гвт (17% світового виробництва електроенергії). Тим часом будь-яка АЕС незалежно від рівня її захисту є потенційно небезпечний об'єкт. Залежно від місця аварії на АЕС і її масштабу можливе забруднення середовища такими радіонуклідами, як стронцій-90, цезій-137, церій-141, йод-131, рутеній-106 і ін. Звідси високі вимоги до забезпечення надійності атомних реакторів, а також до дотримання жорстких правил їх експлуатації, що гарантують безаварійну роботу
Антропогенними джерелами радіоактивних забруднень середовища є радіоактивні аерозолі, що вносяться до атмосферу ядерними вибухами або підприємствами атомної промисловості, а також радіоактивні відходи, що скидаються в гідросферу або літосферу. Перш за все до них відносяться радіоактивні відходи підприємств з видобутку і збагачення уранової або ториевой руди, переробці ядерного пального, отримання металів з ртутних концентратів, виготовлення тепловиділяючих елементів, регенерації ядерного пального, а також при багатьох допоміжних, ремонтних і дезактиваційних роботах.
Радіоактивне забруднення біосфери при переробці ядерного пального пов'язано з наявністю великого числа обставин, що виникають внаслідок відхилення від заданого технологічного режиму і супроводжуються аварійними викидами в навколишнє середовище радіонуклідів. Крім цього, при роботі з ділився матеріалом можливе накопичення його критичних мас, що загрожує ядерним вибухом.
У комунальних умовах зовнішнє опромінення може практично повністю визначатися радіоактивністю будівельних матеріалів. До таких матеріалів відносяться деякі різновиди гранітів, пемзи, а також, матеріали при виробництві якого використовувалися глинозем, фосфогіпс і кальцій-силікатний шлак, що володіють досить високою питомою радіоактивністю. Відзначалися випадки, коли в бетон потрапляли високорадіоактивні речовини. У закритих і непровітрюваних приміщеннях продукти розпаду урану і торію (в тому числі радон) накопичуються і створюють високі рівні радіації.
Уран і інші радіонукліди можуть в значних кількостях викидатися в атмосферу при роботі ТЕЦ, котелень, автотранспорту. Це пов'язано з тим, що вугілля і нафти іноді характеризуються підвищеною ураносностью. Площа такого радіоактивного забруднення може бути великою.
В даний час радіаційна обстановка вУкаіни визначається глобальним радіоактивним фоном, наявністю забруднених територій, що утворилися внаслідок Киштимскій (1957) і чорнобильської (1986) аварій, експлуатацією уранових родовищ, підприємств ядерного паливного циклу, суднових ядерно-енергетичних установок, регіональних сховищ радіоактивних відходів, а також аномальними зонами іонізуючих випромінювань, пов'язаних із земельними (природними) джерелами радіонуклідів.