Радиоактивное загрязнение окружающей среды

1. РАДИОАКТИВНОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

Особое место среди загрязняющих окружающую среду агентов занимают радиоактивные вещества. Внимание к нему сильно возросло после аварии на Чернобыльской АЭС в 1986 г. и ряда инцидентов на других гражданских и военных объектах с ядерным топливом.

Радиоактивность – самопроизвольное превращение (распад) ядер элементов, приводящее к изменению их атомного номера или массового числа.

Радиоактивное излучение как самопроизвольное испускание лучей – это естественный процесс, существовавший задолго до образования Земли.

Радиоактивное излучение является частью более общего понятия – ионизирующее излучение.

Ионизирующее излучение – это поток корпускулярной (α-частиц, электронов, протонов, нейтронов и др.) и (или) электромагнитной (рентгеновские, γ-лучи) энергии, связанной с прямым или косвенным возникновением ионов.

Радиоактивные препараты испускают α- и β-частицы, γ- и тормозное излучение и нейтроны.

Вот уже 130 лет с момента случайных открытий Вильгельмом Рентгеном рентгеновских лучей в 1885 г. и Анри Беккерелем самопроизвольного излучения урана в 1886 г. ядерные исследования стали важнейшим направлением науки, а радио-нуклиды нашли применение в самых различных сферах деятельности людей.

α-лучи были идентифицированы как ядра атома гелия, β-лучи представляют поток электронов, а γ-лучи – это поток квантов большой энергии, характеризуемых частотой соответствующего волнового процесса.

γ-лучи отличаются от рентгеновских, возникающих при торможении быстрых электронов в рентгеновских трубках и ускорителях, лишь механизмом образования. Основными свойствами ионизирующих излучений являются проникающая и ионизирующая способность.

Проникающая способность характеризуется путем пробега частицы в среде. Она максимальна для γ-лучей и минимальна для α-лучей.

Ионизирующая способность характеризует количество ионов, образующихся при движении частицы в среде на единицу расстояния. Она, напротив, максимальна для тяжелых α-частиц и минимальна для γ-излучения.

Чистые радиоактивные элементы испускают α- или β-лучи, сопровождаемые чаще всего γ-излучением. Испускание только γ-лучей наблюдается редко.

Интенсивность радиоактивного распада характеризуется активностью.

Активность – это величина, характеризующаяся числом радиоактивных распадов в единицу времени.

                                                               dN

A = – —— = λN,

                                                                 dt

где:

А  –   активность, расп/сек;

N  –   число ядер;

λ – постоянная распада, характеризующаяся вероятность распада ядра атома нуклида в единицу времени.

Nt = N0 · exp (–λt)

где: N0 и Nt – число радиоактивных ядер в начальный момент времени и через время t соответственно. В связи с уменьшением со временем числа ядер активность также уменьшается.

Единица активности в системе СИ – Беккерель:

1 Бк = 1 расп/сек

Внесистемная единица активности – активность, создаваемая 1 г радия, называет-ся Кюри:

1 Ки = 3,7 · 1010 расп/сек.

В окружающей нас природной среде насчитывается около 300 радионуклидов, как естественных, так и получаемых человеком искусственных. В биосфере Земли содержится более 60 естественных радионуклидов. При работе реакторов образуется около 80, при ядерных взрывах – около 200, промышленностью России выпускается более 140 радионуклидов.

Радиоактивный фон нашей планеты складывается из четырех основных компонентов:

• излучения, обусловленного космическими источниками;
• излучения от рассеянных в окружающей среде первичных радионуклидов;
• излучения от естественных радионуклидов, поступающих в окружающую среду от производств, не предназначенных непосредственно для их получения;
• излучения от искусственных радионуклидов, образованных при ядерных взрывах и вследствие поступления отходов от ядерного топливного цикла и других предприятий, использующих искусственные радионуклиды.

Первые два компонента определяют естественный радиационный фон. Третий компонент определяется как техногенно-измененный радиационный фон и формируется, главным образом, за счет выбросов естественных радионуклидов при сжигании органического топлива, поступления их при внесении минеральных (в первую очередь, фосфорных) удобрений и их содержания в строительных конструкциях и материалах.

1. Космические излучения – первичные космические частицы, представленные в основном высокоэнергетичными протонами и более тяжелыми ядрами, проникают до высоты около 20 км над уровнем моря и образуют при взаимодействии с атмосферой вторичное высокоэнергетическое излучение из мезонов, нейтронов, протонов, электронов, фотонов и т.п. Частицы вторичного космического излучения вызывают ряд взаимодействий с ядрами атомов азота и кислорода, при этом образуются космогенные радионуклиды, воздействию которых подвергается население Земли.
2. Излучение от рассеянных в окружающей среде первичных радионуклидов – большинство встречающихся в природе первичных радионуклидов относится к продуктам распада урана, тория и актиния (актиноурана), являющихся родоначальниками 3 радиоактивных семейств. Семейство урана начинается 238U, завершается стабильным изотопом 206Pb и содержит 17 элементов.

Семейство тория начинается 232Th, завершается 208Pb, содержит 12 элементов. Семейство актиноурана начинается 235U, завершается 207Pb, содержит 17 элементов.

Внешнее γ-облучение человека от указанных естественных радионуклидов вне помещений обусловлено их присутствием в компонентах окружающей среды. Основной вклад в дозу внешнего облучения дают γ-радионуклиды рядов 228Ас, 214Pb, 214Bi, а также 40К.

Внутреннее облучение человека обусловливается радионуклидами, поступающими внутрь организма через легкие, желудочно-кишечный тракт. Наиболее значимыми с точки зрения внутреннего облучение являются 40К, 14C, 210Po, 226Ra, 222Rn, 220Rn.

Расчетные значения годовой эффективной эквивалентной дозы от природных источников для районов с нормальным фоном колеблется от 1 до 2,2 мЗв.

3. Излучения от естественных радионуклидов, поступающих в окружающую среду от производств, не предназначенных непосредственно для их получения. Техногенный радиационный фон формируется естественными радионуклидами, поступающими в окружающую среду в результате использования в производстве природных материалов, содержащих радионуклиды. Это сжигание органического топлива, внесение минеральных удобрений, применение светосоставов постоянного действия, использование авиации и т.д. Некоторые технологические процессы могут снижать воздействие природного радиационного фона, например, очистка питьевой воды.
4. Искусственные радионуклиды попадают в окружающую среду при испытаниях ядерного оружия и работе предприятий ядерного топливного цикла.
2. КЛАССЫ ОПАСНОСТИ ПРОМЫШЛЕННЫХ ОТХОДОВ

Классификация отходов весьма обширна, это обусловлено большим разнообразием их свойств, которые необходимо учитывать в процессе обращения с ними. Для удобства сбора и обработки данных на территории РФ введен Федеральный Классификационный Каталог Отходов (утвержден приказом МПР РФ от 02.12.02 № 786 «ОБ утверждении ФККО»). ФККО – это перечень образующихся в РФ отходов, систематизированных по совокупности приоритетных признаков:

– происхождению;

– агрегатному и физическому состоянию;

– опасным свойствам;

– степени вредного воздействия на окружающую среду.

Каждый отход имеет унифицированный цифровой код, состоящий из 13 знаков. Тринадцатизначный код определяет вид отходов, характеризующий их общие классификационные признаки. Первые 8 цифр используются для кодирования происхождения отхода. 9-я и 10-я цифры используются для кодирования агрегатного состояния и физической формы. 11-я и 12-я цифры используются для кодирования опасных свойств и их комбинаций. 13-я цифра используется для кодирования класса опасности отхода для окружающей среды.

Важнейшим критерием при рассмотрении любого вида отходов является его класс опасности – градация химических веществ по степени возможного отрицательного воздействия на почву, растения, животных и человека.

Его определяют в соответствии с документом «Критерии отнесения опасных отходов к классу опасности для окружающей природной среды». Критерии разработаны с целью реализации ст. 14 Федерального закона «Об отходах производства и потребления», в которой сказано, что индивидуальные предприниматели и юридические лица, в процессе деятельности которых образуются опасные отходы, должны подтвердить отнесение данных отходов к конкретному классу опасности. Согласно данному документу, опасные отходы делятся на 5 классов опасности:

– I класс – чрезвычайно опасные отходы – очень высокая степень вредного воздействия на окружающую природную среду (экологическая система необратимо нарушена и период ее восстановления отсутствует). Примерами отходов 1 класса являются люминесцентные лампы, ртутьсодержащие приборы, гальваношламы;

– II класс – высокоопасные отходы – высокая степень вредного воздействия на окружающую природную среду (экологическая система сильно нарушена, период восстановления – 30 лет после полного устранения источника вредного воздействия). Примерами отходов 2 класса опасности являются серная кислота отработанных аккумуляторов, аккумуляторы с неслитым электролитом;

– III класс – умеренно опасные отходы – средняя степень вредного воздействия на окружающую природную среду (экологическая система нарушена, период восстановления – 10 лет после снижения вредного воздействия от существующего источника). Примерами отходов 3 класса опасности являются свинец отработанных аккумуляторов, отработанные масла, обтирочный материал, загрязненный маслами (при содержании масла более 15%);

– IV – класс – малоопасные отходы – низкая степень вредного воздействия на окружающую природную среду (экологическая система нарушена, период ее самовосстановления – не менее 3 лет). Примерами являются ТБО от жилья, отработанные автомобильные покрышки, кусковые отходы ДСП, строительный мусор;

– V класс – практически неопасные отходы – очень низкая степень вредного воздействия на окружающую природную среду (экологическая система практически не нарушена). Примерами являются тормозные колодки, лом черных металлов, чистые отходы лесозаготовок.

Отнесение отходов к классу опасности для окружающей природной среды в соответствии с «Критериями» осуществляется расчетным или экспериментальным методом. Экспериментальный метод очень дорог, осуществляется в специально аккредитованных лабораториях, основан на биотестировании водной вытяжки отходов, используется при больших объемах отходов на предприятии.

По происхождению:

1. Отходы производства (техногенные) – являются очень мощным фактором, воздействующим на окружающую среду. В готовую продукцию переходит лишь 2 - 10% сырья, все остальное превращается в отходы (то есть является неиспользованной частью сырья). Производственные отходы являются следствием: несовершенства технологических процессов; несовершенного экономического механизма; неудовлетворительной организации производства.

2. Отходы  потребления (антропогенные). По приблизительным  оценкам, ежегодно в России образуется  около 7 млрд. т твердых отходов, всего  на учтенных свалках накоплено  около 65 млрд. т, на душу населения  в год в России приходится  до 15 т твердых отходов (с учетом  всех отраслей народного хозяйства).

По источникам образования: система классификации основана на отраслевом принципе, то есть выделяют отходы различных отраслей промышленности (черной и цветной металлургии, химической, угольной и других отраслей промышленности).

По фазовому (агрегатному) состоянию: отходы делятся на твердые, жидкие, газообразные и пастообразные. Фазовое состояние влияет на выбор методов и средств хранения, транспортировки и переработки отходов.

По возможности использования:

1. вторичные  материальные ресурсы (ВМР) – совокупность  отходов производства и потребления, которые могут быть использованы  в качестве сырья для выпуска  полезной продукции (они уже перерабатываются  или переработка их планируется).

2. отходы, которые на данном этапе экономического  развития перерабатывать нецелесообразно. Они образуют безвозвратные потери, их предварительно обезвреживают  в случае опасности и захоранивают на спецполигонах.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Основы токсикологии: учебное пособие / Гончарова Е.Н. ¾ Белгород: Изд - во БГТУ, 2009. – 153 с.
2. Общая токсикология / под ред. А.О. Лойта. СПб.: ЭЛБИ-СПб., 2006. – 224 с.
3. Общая токсикология / под ред. Б.А. Курляндского, В.А. Филова.,  М.: Медицина, 2002. – 608 с.
4. Опасные промышленные отходы / Кувыкин Н.А., Бубнов А.Г., Гриневич В.И. – Иваново, 2004. – 148 с. ISBN
5. Промышленная экология / Раковская Е.Г.,  СПб., 2009. – 269 с.
6. Социальная экология / Ситаров В. А., Пустовойтов В. В.. М.: Издательский центр «Академия», 2000. – 249 с.
7. Экология и экологическая безопасность: учебное пособие / Хотунцев Ю.Л.  М.: ACADEMA, 2002 – 213 с.