| Головна |
| « Попередня | Наступна » | |
Природний радіаційний фон геосистем |
||
|
Природний радіаційний фон геосистем визначається наявністю двох джерел: зовнішнього - космічного випромінювання і земного - випромінювання радіонуклідів, присутніх у земній корі. Космічне випромінювання поділяють на первинне (високоенергетичні випромінювання, що приходять в атмосферу Землі з космосу) і вторинні (результат взаємодії первинного космічного випромінювання з речовиною атмосфери, що приводить до утворення вторинних частинок і електромагнітного випромінювання). При входженні високоенергетичних частинок в атмосферу вони реагують з її речовиною, що призводить до утворення різних вторинних частинок, енергія яких достатня для ініціювання нових ядерних реакцій з ядрами азоту і кисню. Випромінювання іонізуючих випромінювань в приземному шарі повітря обумовлено присутністю в грунті й атмосфері? - випромінюючих радіонуклідів. Основний внесок у формування радіаційного випромінювання геосистем вносить? - випромінюючі нукліди уранорадіоевого та торієвого рядів, а також 40К.
Технологічно змінений природний радіаційний фон геосистем
З діяльністю людини пов'язано не тільки поява у зовнішньому середовищі штучних радіонуклідів і підвищення штучного фону випромінювання геосистем. В результаті різних технологічних процесів природне радіаційне випромінювання геосистем може коригуватися, тому що внаслідок антропогенного впливу відбувається перерозподіл природних радіонуклідів в біосфері і збільшення інтенсивності залучення їх в екологічний та технологічний кругообіг речовин у природі. Порівняння вмісту природних радіонуклідів в різних компонентах геосистеми свідчить про наростання концентрації в них цієї групи радіоактивних речовин у міру посилення індустріалізації. Так, зміст 226Ra в сучасних льодовиках Норвегії складає 3,2 ФКІ / кг, що приблизно в 5 разів вище, ніж в льоду, що утворився в ХII столітті. (0,6 ФКІ / кг). Підраховано, що в XII столітті на території сучасної Норвегії концентрація 226Ra в повітрі становила 0,3 фКі/м3, що значно нижче його вміст у повітрі індустріальних районів США в даний час (0,08 .. .2,4 ФКІ / м.куб). Одночасно із збільшенням концентрації 226Ra в льоду за період з ХII століття по теперішній час зазначено десятикратне зростання вмісту Pb і значне зростання змісту Cd і U. Зростання природного радіаційного фону внаслідок інтенсифікації залучення природних радіонуклідів в круговорот може бути пов'язано як з атомною промисловістю (витяг уранової сировини на гірничодобувних підприємствах, його переробка і обумовлене цим виведення природних радіонуклідів у навколишнє середовище), так і неядерними галузями промисловості. Для оцінки зміни природного радіаційного фону під впливом господарської діяльності людини запропонований термін технологічно підвищений природний радіаційний фон. При цьому мається на увазі зміна природного фону тільки за рахунок перерозподілу природних радіонуклідів в біосфері, а не внаслідок виведення в середу штучних радіоактивних речовин. У деяких випадках поняття "технологічно підвищений природний радіаційний фон" використовується тільки для неядерних галузей промисловості. Основними джерелами технологічно підвищеного природного радіаційного фону в останньому випадку є вугілля (насамперед спалюваний на електростанціях), використовувані в господарстві природний і зріджений газ, мінеральні добрива в сільському господарстві, води з підвищеним вмістом природних радіонуклідів. Концентрація 226Ra у вугіллі варіює залежно від їх зольності та інших факторів і дорівнює приблизно 1 пКи / р. Зміст 226Ra в золі вугілля, що викидається електростанції, в Польщі становить 0 , 4 ... 4,2 пКи / г при розчинності в 1 М розчину ацетату амонію і 1 н.HCl від 5 до 36,8%. Електростанція, що працює на вугіллі, виділяє в атмосферу порівнянне з АЕС кількість екологічно значущих довгоживучих радіонуклідів. Якщо прийняти, що електростанція потужністю 1000 МВт щорічно споживає 2,3 млн.тонн вугілля, то вона виділяє близько 2 Кі ізотопів Ra. На електростанції з хорошою газоочисткою близько 1% цієї кількості викидається в атмосферу у вигляді летючого попелу. Якщо прийняти коефіцієнт затримання летючої золи на фільтрах рівним 99,5%, то слід вважати, що ветом випадку 10 мКи суміші радіоізотопів Ra виділяються в атмосферу. Порівнюючи викид Ra і 85Кr - одного з основних довгоживучих радіонуклідів, що надходять в атмосферу при роботі АЕС, з урахуванням ГДК 85Кr та природного Ra, можна прийти до висновку, що викид 10 мКи Ra еквівалентний виведенню в атмосферу 1 кКи 85Кr (цей викид близький до реальних викидах АЕС). У радіусі декількох кілометрів від електростанції, що працює на вугіллі, концентрації Ra в снігу підвищені і досягають 1,7 пКи / кг.
Міграція радіонуклідів у біосфері
Використання ядерної енергії в мирних цілях супроводжується виведенням певного (строго контрольованого) кількості штучних радіоактивних речовин у навколишнє середовище, а в деяких випадках також зміною темпів міграції природних радіонуклідів внаслідок техногенної діяльності людини. Надійшли в біосферу штучні радіонукліди разом зі стабільними нуклідами беруть участь в міграції хімічних речовин у природі. Поява в біосфері штучних радіонуклідів і їх включення в біогеохімічні процеси міграції поряд з антропогенним посиленням кругообігу природних радіонуклідів повинні розглядатися у двох аспектах. Перший аспект - радіоекологічний: мігруючі в природних біогеоценозах радіонукліди служать джерелами випромінювання, що приводить до різних радіаційним ефектам в природному середовищі безпосередньо в місцях виведення радіонуклідів (наприклад, ділянках їх скиду). Другий аспект можна назвати комбінованим радіоекологічним та радіаційно-гігієнічним: надійшли в певні компоненти геосистем штучні або природні радіонукліди (в останньому випадку мається на увазі зміна швидкості міграції природних радіоактивних речовин за рахунок різних технічних процесів) як джерела випромінювання не виробляють помітних змін власне в місці введення в зовнішнє середовище, проте в результаті радіоекологічних процесів перенесення відбувається акумуляція радіонуклідів у деяких ланках їх міграції (так звані радіоекологічні процеси концентрування). При світовому використанні ядерної енергії, якщо виключити розгляд аварійних ситуацій, міграцію радіоактивних речовин слід розглядати переважно в другому аспекті, так як кількості розсіюються в природному середовищі радіонуклідів відносно малі, щоб викликати без попереднього радіоекологічного концентрування прямі радіаційні зміни в місцях виведення радіонуклідів. Надійшли в зовнішнє середовище в результаті діяльності людини природні і штучні радіонукліди включаються в біогеохімічні цикли кругообігу, основні особливості яких визначаються, насамперед, властивостями самої середовища . Пересування радіонуклідів в окремих складових частинах Землі - її оболонках, або геосферах залежить від впливу різних факторів, які в загальній формі можна розділити на біотичні і абіотичні. Так, в атмосфері радіонукліди переміщаються, головним чином, внаслідок впливу фізичних і механічних процесів, однак після випадання радіоактивних речовин на денну поверхню в компоненти геосистем, де важливу роль грають живі організми, домінуючі значення в перенесенні радіоактивних речовин мають процеси екологічного засвоєння радіонуклідів. Атмосфера: Атмосфера Землі - важливий первинний резервуар, звідки радіонукліди надходять на сушу і в гідросферу (викиди радіоактивних речовин з труб ядерно-енергетичних установок, осідання радіонуклідів з повітря після повітряних ядерних вибухів і т.п). Виведена в атмосферу радіоактивна домішка піддається швидкому розсіюванню внаслідок турбулентності атмосфери . Ступінь турбулентності атмосфери змінюється в широких межах залежно, в першу чергу, від температурної стратифікації і визначається як функція розмірів і швидкості потоків, а також від динамічної в'язкості і щільності повітря за допомогою числа Рейнольдса: (Re): Rе = інерція / в'язкість. Одним з найбільш типових випадків викиду радіоактивного домішки в повітряний басейн є надходження радіоактивних речовин з вентиляційних труб АЕС. В радіоекологічному аспекті значний інтерес представляє концентрація радіонуклідів на певній відстані від труби в місці випадання домішки з повітря. Сучасній метеорологією створені фізико-математичні моделі переносу радіонуклідів у приземному шарі атмосфери, що базуються в основному на теорії турбулентної дифузії з урахуванням робіт з дифузії Сеттона, Паскіля, Гиффорда, Чемберлена і ін "Доля" радіоактивних речовин в атмосфері залежить від ряду факторів. Зокрема, після викиду радіоактивних речовин відбувається їх осадження під впливом різних механізмів, основні з яких гравітація, видалення атмосферними опадами (дощем або снігом), імпакція на поверхні, електростатичне тяжіння, а також адсорбція і хімічне осадження. Важливий процес видалення радіонуклідів з атмосфери - вимивання. Коефіцієнт вимивання частинок розміром від 0,1 до 1 мм дуже малий; він підвищується для більш дрібних і більших часток. Вимивання газів, що вступають у реакцію з водою, підпорядковується рівнянням молекулярної дифузії. Ефективність видалення аерозолів снігом порівняно з дощем при одній і тій же інтенсивності опадів у кілька разів вище, а ефективність вимивання дрібнокраплинного опадами більше, ніж крупнокрапельне. Радіоактивна домішка видаляється твердими і рідкими опадами з атмосфери приблизно в прямо пропорційній залежності від кількості опадів. ГІДРОСФЕРА. Водна оболонка планети є найважливішим депо природних і штучних радіонуклідів. В водне середовище надходять радіоактивні відходи, а також радіоактивні речовини, які осідають на сушу. У моря й океани радіонукліди мігрують з твердим і рідким стоком. В ядерно-енергетичних установках використовуються для охолодження досить великі обсяги води, в які також можуть переходити штучні радіонукліди (наприклад, радіоактивні продукти корозії). Атомні електростанції споруджують, як правило, на берегах морів, океанів, великих водойм і водних артерій, що не виключає попадання штучних радіонуклідів у водне середовище в аварійних ситуаціях. Моря і океани, що займають 2/3 поверхні планети, служать найважливішим резервуаром природних і штучних радіонуклідів. Існує думка, що щільність випадання штучних радіонуклідів на океанічну поверхню вище, ніж на сушу, зокрема для 95Zr, 95Nb, 103Ru, 106Ru - в 2-7 разів. У морському середовищі доцільно виділити дві основні області, де поведінка радіонуклідів суттєво відрізняється через відмінності в гідрологічних, геохімічних, екологічних та інших умов. Прибережний океан включає в себе дельти і естуарії річок, лагуни, водний простір над континентальним шельфом, окраїнні моря. Відкритий океан - це більша його частина з глибиною більше 1 км. Надійшли на водну поверхню радіонукліди з атмосферних випадінь або скинуті в поверхневий шар води в Світовому океані радіоактивні речовини спочатку містяться у верхніх горизонтах товщі, потім поступово мігрують вниз. Найбільш детально вивчено поширення по глибині радіонуклідів глобальних випадінь. Так, розподіл 90Sr у вертикальному профілі Атлантичного океану свідчить про досить плавному зниженні концентрації цього радіонукліда з глибиною - на глибині 700 м його вміст становить близько 20-30% концентрації в поверхневому шарі. Питання про перехід 90Sr у води Світового океану нижче 1 км з'ясований в даний час недостатньо. Важливо зауважити, що коли здійснювалося зниження інтенсивності проведення ядерних вибухів , зменшення радіоактивної забрудненості поверхневих вод і морів майже не спостерігається. У південній півкулі радіоактивне забруднення зростає. Закриті моря характеризуються набагато більш високою концентрацією 90Sr і 137Cs, ніж відкритий океан. Так, в Балтійському морі концентрація 90Sr і 137Cs в 6-10 разів вище, ніж в Атлантичному океані на тих же широтах. Радіонукліди, що знаходяться в донних відкладеннях, можуть мігрувати назад у рідку середу або у вертикальному напрямку в мулах під впливом дифузії. Таке переміщення радіонуклідів може бути викликане безпосереднім пересуванням донних відкладень. Великий коефіцієнт розподілу радіонуклідів у донних відкладеннях зумовлює низьку швидкість міграції радіоактивних речовин. Поведінка радіонуклідів у прісноводної середовищі і накопичення їх гідробіонтами, що мешкають в прісноводних водоймах, істотно відрізняється від аналогічних параметрів, що характеризують морську водне середовище . Це пояснюється фізико-хімічними, гідрологічними, гідродинамічними і гідрохімічними особливостями прісноводної середовища в порівнянні з водою морської і океанів. Прісноводні водойми містять менше солей, що за інших рівних умов забезпечує більше накопичення радіонуклідів у прісноводних рослинах і тварин порівняно з морськими і океанічними. Накопичення радіонуклідів у біомасі прісноводних водойм незначно. Так, зміст 90Sr і 37Cl в біомасі одного з прісноводних озер зони помірного клімату одно відповідно 0,85 і 0,3% загальної кількості радіонуклідів у водоймі. Наземна середа: Грунтово-рослинний покрив і тваринний світ наземних геосистем вельми різноманітні. Закономірності міграції радіонуклідів в наземної середовищі визначаються багатьма властивостями співтовариств рослин і тварин. Темпи кругообігу радіонуклідів в природних і антропогенних ландшафтах в залежності від типів біогеоценозів (лугові, пасовищні, лісові, агроценози і т.д.), біологічних особливостей живих організмів, складових біогеоценоз, екологічних умов, специфічних для даного природного комплексу, а також від шляхів надходження в геосистеми радіоактивних речовин змінюються в дуже широких межах. Грунти: Грунт - найважливіше депо радіонуклідів у природному середовищі. Роль грунту як компонента геосистеми в міграції радіонуклідів двояка: з одного боку, грунт міцно сорбує більшість штучних радіонуклідів, знижуючи їх доступність для кореневих систем рослин, а з іншого, закріплення радіонуклідів твердою фазою грунту призводить до тривалого утримання їх у верхньому корнеобитаемом обсязі грунту і перешкоджає виносу за межі зони поширення коренів. Тверда фаза грунту може утримувати які у неї радіонукліди внаслідок іонного обміну, адсорбції (захоплення колоїдної фракції що у грунт радіоактивних речовин) і хімічного осадження (освіта самостійних з'єднань радіонуклідів з компонентами грунту). Для деяких радіонуклідів (наприклад, радіонуклідів йоду) важливу роль в сорбції грає органічна речовина грунту. Вміщені в грунтах радіонукліди пересуваються вниз по грунтовому профілю з фільтраційним струмом води; за допомогою процесів дифузії, кольматажу мігрують в горизонтальному напрямку і т.п. Швидкість вертикальної і горизонтальної міграції радіонуклідів залежить від механічних і фізико-хімічних властивостей (ємність поглинання, склад обмінних катіонів, рН, мінералогічний склад та ін.) Потрапили на поверхню грунту радіонукліди, як правило, протягом досить тривалого часу утримуються у верхніх горизонтах грунту в межах зони розповсюдження кореневих систем рослин.
|
||
| « Попередня | Наступна » | |
|
|
||
Інформація, релевантна "Природний радіаційний фон геосистем" |
||
|
||