Основы радиационной экологии (стр. 8 )

Облучение плода чревато возникновением тератогенных эффектов, проявляющихся в виде врожденных уродств или других аномалий развития.

 

Рис. 7. Общая схема возможных медицинских последствий
на примере Чернобыльской аварии

В таблице 22 представлена характеристика наиболее значимых радионуклидов, образующихся и выпадающих в результате радиационных аварий.

Таблица 22 – Характеристика наиболее значимых радионуклидов
глобальных выпадений

Нуклид	Период полураспада	Основной вид облучения	Критический орган	Тбиол. сутки	Резорбция из ЖКТ	Еэфф. МэВ/рас.
3H	12,34 года	внутренний	все тело	12	100	0,01
14С	5730 лет	– « –	жировая ткань	10	100	0,054
89Sr	51 сут.	– « –	кость	1,8×104	9	0,56
90Sr	28,8 года	– « –	– « –	1,8×105	9	1,13
131I	8,06 сут.	внешний и внутренний	щитов. железа	10,4	100
137Cs	30 лет	– « –	все тело	70	100	0,59
239Pu	2,44×104	внутренний	кость	7,3×104	2,410-3	270

2.3.3.2. Добыча и переработка радиоактивного
минерального сырья

Извлечение и переработка радиоактивных руд производится предприятиями Министерства атомной энергии Российской Феде­рации. Из всего уранопроизводящего комплекса добыча и перера­ботка урановых руд дает самый большой объем радиоактивных от­ходов, которые по физическому состоянию подразделяются на твер­дые и жидкие. Специфическая особенность уранового и ториевого производства – наличие во всех видах отходов радионуклидов с большим периодом полураспада. Обычно промышленное содержа­ние урана в рудах находится в интервале 0,02-0,03%. Руды с мень­шей концентрацией этого радиоактивного элемента считаются за­балансовыми. «Пустые» породы содержат тысячные доли процента урана. Последние две категории минерального вещества, как и сами балансовые руды, относятся к материалам, представляющим опас­ность для окружающей среды, поскольку они на рассеянии 10 см от их поверхности создают мощность эквивалентной дозы более 0,1 мЗв/ч (см. – основные санитарные правила).

На современных рудниках на 1 тонну добытой руды шахтным способом приходится 0,3 тонны пустой породы, а в карьерах эта цифра возрастает до 1,5-2 тонн и более. Поэтому твердые отходы урановых рудников – отвалы пустой породы и забалансовых руд яв­ляются основным источником загрязнения атмосферного воздуха вблизи предприятий за счет пыли и эманации.

Отвалы пустых пород, содержание радионуклидов в которых намного превышают кларковые, занимают на рудниках и карьерах многие тысячи квадратных метров и являются источниками локаль­ного загрязнения местности. В результате ветровой эрозии проис­ходит сдувание пыли с поверхности отвалов, а также твердых про­дуктов распада постоянно выделяющегося радона и перенос этого материала на значительные расстояния. Как следствие этого про­цесса, мощность экспозиционной дозы гамма-излучения почвы в радиусе до 100 метров от отвалов в 3-5 раз превышает фоновое, а удельная альфа-активность растительности достигает 110-250 Бк/кг (Корнилов, Рябчиков, 1992). Отвалы забалансовых руд и пустой по­роды подвергаются постоянному воздействию атмосферных осад­ков, которые выщелачивают радионуклиды и загрязняют ими грун­товые воды и гидрографическую сеть, что в конечном счете приво­дит к сверхнормативному загрязнению радиоактивными вещества­ми донных отложений.

Для уменьшения количества твердых отходов, хранимых на по­верхности, их следует возвращать в подземные выработки для забу­товки выработанного пространства.

Жидкие отходы, к которым относятся шахтные воды, насыщен­ные радионуклидами, представляют собой дополнительный источ­ник загрязнения окружающей среды и в первую очередь поверхнос­тных водоемов.

В настоящее время в России осталось немного предприятий, добывающих радиоактивные руды шахтным и карьерным спосо­бами. Начиная с конца 60-х годов для добычи урана ши­роко применяется метод подземного кислотного выщелачивания, что является кардинальным решением проблемы отвалообразования. В результате земная поверхность в районе уранодобывающих предприятий загрязняется в гораздо меньшей степени. Од­нако, в этом случае подвергаются значительному загрязнению ра­дионуклидами и кислотами подземные воды. Задача специалис­тов – разработать эффективные методы изоляции участков добы­чи урана этим новым прогрессивным методом от водоносных го­ризонтов.

Другим звеном уранового производства являются обогатитель­ные предприятия и заводы по гидрометаллургической переработке радиоактивных руд, где главный вид отходов – хвосты переработки рудной массы, насыщенные радиоактивными жидкостями.

Гидрометаллургический процесс характеризуется потребле­нием большого количества воды, требующейся для приготовления раствора серной кислоты. С помощью этого реагента производится выщелачивание урана из руды. На одну тонну выщелачиваемой руды приходится до 3-4 м3 раствора. Далее из полученного раствора уран извлекается с помощью ионообменных смол. Конечным продуктом горно-металлурги­ческих комбинатов является закись-окись урана U3О8 с содержанием урана около 85%. Полученный конечный про­дукт поступает на заводы изотопного обогащения.

Твердые отходы гидрометаллургического процесса состоят из шлама, остающегося после извлечения урана из тонкоизмельченной рудной массы. Как в жидкой пульпе, так и в шламе содержатся тысяч­ные доли % урана и тория. Весь этот материал удаляется в намыв­ные хвостохранилища, которые являются неотъемлемой частью гид­рометаллу­ргического производства урана и тория и главным источ­ником местного загрязнения окружающей среды радионуклидами. Вокруг хвостохранилища со временем образуется постоянно функ­ционирующий как наземный, так и подземный ореолы распростра­нения радионуклидов.

Как правило, на урановых рудниках и прилегающих к ним терри­ториях устанавливаются высокие концентрации радионуклидов час­то превышающие допустимые уровни в несколько раз. Кроме того радиоактивные руды часто транспортируются по железной дороге с грубейшими нарушениями техники безопасности.

Таким образом, опасность представляют собой пункты добычи, складирования, переработки радиоактивного сырья, отвалы «пустой» породы на рудниках и пути транспортировки руды. Немалый вклад в загрязнение природной среды радионуклидами вносят и химические комбинаты по производству оружейного плутония и вторичной пере­работке отработанного на АЭС ядерного топлива. Высокоак­тивные сточные
воды на этих предприятиях собираются в герметичные контейнеры, а малоактивные воды сбрасываются в открытые водоемы.

В качестве дополнительного источника естественных радио­нукли­дов, поступающих в биосферу в результате деятельности че­ловека, можно назвать добычу и переработку сырья, используемо­го для производства фосфорных удобрений, поскольку добываемые фосфориты и апатитовая руда характеризуются повышенным содержанием урана.

2.3.4. Добыча и переработка углеводородного сырья

Природные углеводороды содержат небольшое количество ес­тественных радионуклидов. Значительными концентрациями урана, радия, тория и радона отличаются осадочные толщи, вмещающие нефть и газ. В связи с повышенной радиоактивностью нефтегазо­носных отложений, добыча и транспортировка углеводородного сы­рья сопровождается выносом на дневную поверхность значительно­го количества
природных радионуклидов. Опасная концентрация природных радионуклидов происходит в производственных отходах на стадии добычи и первичной перера­ботки углеводородного минерального сырья, особенно в том случае, когда нефтепромыслы функционируют длительное время. В течение нескольких лет эксплуатации оборудования на его поверхности кон­центрируются вещества, содержащие естественные радионуклиды семейств урана и тория. Причем, для производственных отходов не­фтегазового комплекса является характерным смещение радиоак­тивного равновесия в сторону радия, при котором отношение удель­ной активности изотопов радия к удельной активности родоначаль­ников семейств (урана и тория) достигает величины 100 и более.

Причиной концентрации естественных радионуклидов в установках для добычи и переработки углеводородного сырья являются два процесса:

1. Осаждение солей радия (карбонатов и сульфатов) из водной фазы, поступающей в установки добычи и переработки нефти. Такие накипи, содержащие радий-226, радий-228, торий-232 и торий-228, могут образовываться на всех поверхностях, соприкасающихся с пластовой водой. Это соединения труб, фазовые сепараторы (буллиты и резервуары), насосы, клапаны и др.

2. Осаждение твердых продуктов распада радона-222 (глав­ным образом долгоживущего свинца-210) и вследствие этого обра­зование радиоактивных пленок на стенках установок переработки и транспортировки газа.

Но наибольшее количество радионуклидов скапливается в нефтешламе, который образуется на разных технологических ступенях добычи и первичной переработки нефти.

Смесь нефти, газа и пластовой воды, откачиваемой из сква­жин, поступает на сборные пункты нефти, где происходит первич­ное многоступенчатое разделение перечисленных компонентов за счет отстаивания в буллитах и резервуарах. Попутный газ по трубоп­роводу направляется на газоперерабатывающий завод. Отделяемая пластовая вода через специальные скважины закачивается обратно в пласт для поддержки пластового давления. В каждом буллите и ре­зервуаре из пластовой воды и нефти оседают тонкодисперсные час­тицы, составляющие нефтешлам. В нем и накапливаются природные радионуклиды, главным источником которых является выпадение в осадок из пластовой воды растворенных в ней сульфатов и карбона­тов радия. За счет этого процесса коэффициент концентрации ес­тественных радионуклидов в нефтешламе может достигать 10000.

При современных масштабах развития ТЭК (топливно-энергети­ческого комплекса) этот источник радионуклидов становится опасным загрязнителем окружающей среды, который без должного внимания со стороны общества может значительно влиять на состояние радиацион­ной безопасности населения и персонала нефтегазодобывающих пред­приятий. Эти отбросы производства, которые по активности нередко мо­гут быть отнесены к категории радиоактивных отходов, могут поступать в окружающую среду даже за пределами нефте - и газопромыслов.

В зависимости от соотношения органической и минеральной фаз плотность нефтешлама может колебаться от 1,5 до 3 т/м3. В процессе накопления в буллитах, резервуарах и хранилищах нефтешлам расслаи­вается с выделением органической составляющей в верхней его части.

2.3.5. Полигоны для испытания ядерного оружия

Официально известны четыре ядерных полигона, принадлежащие сверхдержавам: Невада (США, Великобритания), Новая Земля (Россия), Моруроа (Франция), Лобнор (Китай). Кроме того, в СССР интенсивно ис­пользовался Семипалатинский полигон, который в настоящее время не функционирует. Именно в этих пунктах произведена основная масса ис­пытательных взрывов ядерных и термоядерных зарядов. Их насчитыва­ется 2077 (по другим источникам – 1900), из которых 1090 принадлежит США, 715 – СССР, 190 – Франции, 42 – Великобритании, 40 – Китаю.

Полигон на Новой Земле был открыт для испытаний атомного оружия в 1954 году. Первое испытание бомбы под водой было проведено в губе Черной 25 сентября 1955 года. В 1961 г. осуществлен взрыв водо­родной бомбы мощностью 58 мегатонн тротила. Пик испытаний при­шелся на 1962-63 годы. Всего произведено около 200 взрывов.

Семипалатинский полигон расположен в 120 км от г. Семипала­тинска, в 60 км от р. Иртыш. Здесь проведено первое испытание атом­ной бомбы 29 августа 1949 года, а в 1954 г. испытан термоядерный за­ряд. За время действия полигона (до 1989 г.) в реки Иртыш и Ишим попало несколько миллионов кюри активности. При наземных и воз­душных взрывах продукты распада через атмосферу перемещались на огромные расстояния и выпадали на поверхность Земли в виде ра­диоактивных осадков. Значительная часть ядерных материалов под­нялась в стратосферу на высоту до 50 км и оттуда постепенно в тече­ние ряда лет осаждалась на континенты и океаны всей планеты.

В результате испытаний ядерного оружия в окружающую среду вы­брошено около 30 млн Ки цезия-137 и 20 млн Ки стронция-90. В 60-е годы в биосферу попало около 5 тонн плутония-239. Все это при­вело к мощной вспышке глобального радиационного фона. В настоящее время большая часть радионуклидов, выброшенных в атмосферу в резуль­тате ядерных испытаний, осела на поверхность Земли и смыта в океаны.

Трагедия ядерных полигонов заключается не только в том, что обширные территории превращены атомными взрывами в «мертвые зоны», которые в обозримом будущем не могут быть обустроены чело­веком. Площади полигонов часто используются как пункты захороне­ния радиоактивных отходов. Особенно это касается архипелага Новая Земля, который вместе с прилегающими акваториями Северного Ле­довитого океана превращен в гигантский могильник отработанных ре­акторов и других частей атомных кораблей. У Новой Земли затоплены многие тысячи контейнеров с жидкими и твердыми радиоактивными отходами и компонентами отработанных ядерных устройств.

2.3.6. Ядерные взрывы в мирных целях

Ядерные взрывы производились не только на всем известных по­лигонах. Существовало более сотни других испытательных пунктов, ин­формация о которых в последние годы все больше проникает в литера­туру. Наиболее достоверные сведения содержатся в книге коллектива авторов, многие из которых были участниками рассматриваемых со­бытий («Мирные ядерные взрывы»). В СССР существовала Программа № 7 «Ядерные взрывы для народного хозяйства». Начало ее реализа­ции относится к 1965 году. В рамках этой программы в СССР с 1965 по 1988 годы было проведено 124 промышленных ядерных взрыва (рис. 21) с подрывом 135 зарядов. Из них 130 зарядов взорваны в скважинах, 4 – в штольнях и один заряд – в шахте. Из общего количества мирных ядерных взрывов 80 были проведены на территории Российской Федерации, 39 – на территории Казахстана, по 2 взрыва – на Украине и в Узбекистане и один – в Туркменистане. Многие из этих испытательных пунктов исполь­зовались многократно, являясь, по сути дела, испытательными полиго­нами. К примеру, на площадке «Азгир» было произведено 17 подземных ядерных взрывов, на площадке «Вега» – 14, на
площадке «Лира» – 6.

2.3.7. Ядерные реакторы исследовательского типа

Наряду с производственными реакторами, вырабатывающими электроэнергию и производящими оружейный плутоний, имеются исследовательские ядерные установки. В России они расположены вблизи крупных научных центров, занимающихся вопросами ядер­ной физики: в Москве, Санкт-Петербурге, Томске, Обнинске, Арзамасе-16, Челябинске-40 и других городах. Многие из этих науч­ных учреждений имеют собственные хранилища радиоактивных от­ходов.

2.3.8. Загрязнение морей атомными кораблями

Одной из трудно решаемых проблем атомного флота являют­ся жидкие радиоактивные отходы – отработанная вода, использу­емая для охлаждения реакторов. Ее просто сливают в моря Север­ного Ледовитого океана, а также в Охотское и Японское моря (Була­тов, 1993). Опасными в радиационном отношении являются все базы подводных лодок, места переоборудования и ликвидации боевых ракет атомных подводных лодок.

Срок эксплуатации подводных лодок составляет 20-30 лет, пос­ле чего они должны быть утилизированы, а ядерные реакторы и де­тали с наведенной радиоактивностью захоронены по действующим правилам и инструкциям, что нередко не соблюдается по причине недостатка денежных средств или по халатности. В результате во всех морях Северного Ледовитого океана имеются затопленные ре­акторы подводных лодок даже с невыгруженным ядерным топливом.

Корабли атомного флота по разным причинам терпят аварии и погружаются на дно океана вместе с реакторами и ядерными заря­дами. Так, 7 апреля 1989 года в 400 км севернее побережья Норве­гии в результате аварии затонула подводная лодка «Комсомолец», в результате чего на дне Норвежского моря, помимо ядерных боеголо­вок, лежит реактор с обогащенным ураном-235 весом 116 кг. Подъем лодки невозможен, поэтому сейчас организованы постоянные на­блюдения за радиационной обстановкой у побережья Норвегии.

Подводя итоги вышесказанному, следует отметить, что за счет искусственных (техногенных) источников ионизирующей радиации формируется около 10% годовой эффективной эквивалентной дозы, в т. ч. рентгеновские и другие диагностические приборы и средства занимали на протяжении годов до 7%, доза от ядерных взрывов достигала 7% в начале 60-х годов, снижалась до 0,8% в 1980 году; а дозы облучения, связанные с ядерной энергетикой, увеличились от 0,001 до 0,035% в 1980 году. Данные более поздних исследований представлены в таблице 23.

Таблица 23 – Структура доз облучения населения источниками ионизирующего излучения
(по данным ООН и радиационно-гигиеническому паспорту РФ за 1999 год)

Источник излучения	Средние годовые дозы, мЗв/год
мировые	по России
Природные источники
Внешнее гамма-излучение при­родных радионуклидов	0,48	0,48
Космическое излучение	0,390	0,390
Долгоживущие радионуклиды в ат­мосферном воздухе	0,006	0,006
Изотопы радона в воздухе поме­щений	1,26	1,89
Калий-40 и другие природные ра­дионуклиды в пище и питьевой воде	0,290	0,290
Всего природные источники	2,406	3,056
Искусственные источники
Медицинское облучение	0,4	1,0
Глобальные выпадения	0,005	0,005
Загрязнение территорий	0,002	0,002
Всего искусственные источники	0,407	1,007
Итого за счет всех источников	2,813	4,064

2.3.9. Источники ионизирующего излучения в быту

В быту наибольшее влияние оказывают излучения видеотерминалов – телевизоров, компьютеров и др.

Сегодня трудно найти более изменившее нашу жизнь изобретение, неизмеримо ускорившее сам процесс творчества и цивилизацию в целом, чем компьютер. С ним давно освоились ученые и инженеры, он прочно вошел в научные учреждения и конструкторское бюро, стал любимой игрушкой детей и подростков. Растет число компьютерных классов в школах и вузах. Одним словом, количество видеотерминалов стремительно нарастает.

Поэтому всеобщая компьютеризация общества остро поставила вопросы безопасности работы оператора. Объективно зафиксированы многочисленные жалобы пользователей компьютеров на ухудшение здоровья. Проблема безопасности работы с монитором настолько серьезна, что находит отражение в деятельности многих международных организаций.

Видеотерминалы излучают электромагнитные поля в очень широком диапазоне. Основными же их источниками служат горизонтальные и вертикальные отклоняющие катушки, которые сканируют электронный луч и работают в диапазоне 15-35 кГц. На расстоянии 50 см от экрана обычная напряженность электрических полей – от 0,5 до 10 В/м, а интенсивность магнитного поля – от 0,1 до 1,0 мГс.

В 1988 году американские исследователи сообщили об увеличении на 80% частоты выкидышей у женщин, проводивших за видеотерминалом не менее 20 часов в неделю. Эти тревожные факты они поспешили объяснить не прямым воздействием компьютеров, а эмоциональным стрессом.

В 1992 году скандинавские ученые опубликовали результаты исследований, выводы из которых были весьма неутешительны: при пользовании видеотерминалами, создающими сильные магнитные поля в диапазоне низких частот, у женщин, активно работающих на компьютерах, вероятность выкидышей в 3,5 раза выше, чем у не пользующихся видеотерминалами (, 1995). Мало того, из опытов на животных выяснилось, что магнитные поля (даже слабые) могут отрицательно воздействовать на развитие плода.

Рентгеновское излучение, возникающее при торможении электронного луча на внутренней поверхности кинескопа, является еще одним источником вредных воздействий на оператора. И хотя уровень такого излучения обычно ниже фонового значения в любом офисе, тем не менее, Национальный институт радиационной защиты в Стокгольме (Швеция) установил достаточно жесткий стандарт уровня рентгеновского излучения мониторов, который гласит, что «уровень рентгеновского излучения мониторами должен быть настолько низким, чтобы его невозможно было зафиксировать измерениями».