Радіаційна екологія

Наймолодшим серед новітніх розділів загальної екології є, мабуть, радіоекологія, активний розвиток якої почався, практично, після страшної Чорнобильської катастрофи, яка стривожила весь світ.

Коли ядерне лихо спіткало влітку 1945 р. Хіросіму та Нагасакі, жахливі наслідки атомного бомбардування та першого в історії людства вибуху такої сили теж привернули увагу й викликали занепокоєння майже всього людства. Але тоді на фоні трагедії другої світової війни та через недостатню інформованість й відсутність знань про можливі наслідки радіоактивних забруднень і пошкоджень біосфери людство ще не могло об’єктивно оцінити всю серйозність цієї проблеми. Навпаки, під тиском мілітаристичних сил у розвинених країнах небаченими темпами почали нарощувати арсенал ядерної зброї, намагаючись досягти якнайбільшої руйнівної сили.

Але вже через 10-15 років вчені почали розуміти всю недалекоглядність такої політики, зростання загрози світової катастрофи в результаті ядерної війни. Було зроблено перші розрахунки можливих змін екосистем регіонального масштабу, величезних втрат не лише державного, а й світового масштабу. З’явилися перші застереження. З 70-х років нашого століття широкі маси громадськості почали активно включатися в боротьбу за роззброєння, мирне співіснування держав з різним соціально-політичним ладом. Вивчення радіоактивності почалося з 1933 р., а її згубного впливу як компонента ядерної зброї — з 1945 р. Дослідження з метою визначення глобального впливу на біосферу антропогенної радіації, ядерної зброї, відходів від її виробництва, діючих АЕС, аварій на них, а також прогнозування розвитку атомної енергетики на далеку перспективу були започатковані в 1986 р.

Нині захист організму людини та живої складової біосфери від радіоактивного опромінення в зв’язку із зростаючим радіоактивним забрудненням планети став однією з найактуальніших проблем екологічної науки. Сформувалася й викладається в багатьох вузах нова дисципліна — радіоекологія. Видаються численні праці з радіоекології. Основне їх завдання — ліквідувати дефіцит знань про природу та вплив радіації на біоту, послабити шкоду від радіофобії там, де вона виникає необґрунтоване, без об’єктивних причин, а також застерегти від дійсної небезпеки, обґрунтувати захисні заходи. Адже радіація — це невід’ємний елемент нашого буття, один з багатьох факторів навколишнього середовища. Наше життя зароджувалося в "радіоактивній колисці" види флори та фауни Землі протягом мільйонів років виникали та розвивалися під постійним впливом природного радіаційного фону й пристосувалися до нього. Але штучно створені радіоактивні речовини, ядерні реактори, устаткування сконцентрували незначні раніше в природі обсяги іонізуючого випромінювання, до чого природа виявилася непристосованою.

Зв’язки між життям, здоров’ям людей, станом флори та фауни й сучасним рівнем радіаційного забруднення всієї планети та окремих її регіонів дуже складні. Вивчення й використання їх на благо людини — одне з головних завдань радіоекології.

Основними аспектами радіоекології є вивчення природного радіоактивного фону, характеру антропогенних радіоактивних забруднень геосфер, продуктів харчування, організму людини, дослідження ефектів і встановлення нормативів іонізаційного опромінення.

До середини XX ст. основним джерелом іонізаційного випромінювання були природні джерела — гірські породи, Космос. Але й тоді рівні земної радіації в різних регіонах різнилися, досягаючи максимальних значень у районах родовищ уранових руд, радіоактивних сланців, фосфоритів або кристалічних порід, торієвих пісків, радонових мінеральних джерел (Індія — штати Керала та Тамілнад, Бразилія — штати Ріо-де-Жанейро, Еспіріту-Санту, Іран — район м. Размар, Канада, Чехія та Словаччина, ЮАР, Нігерія та ін.). Відомі такі аномальні райони й у нас на Україні — Хмельник, Миронівка, Жовті Води. В цих місцях рівні природного радіоактивного фону в десятки й сотні разів вищі, ніж у інших.

Нині на Поліссі є великі райони, де вміст цезію-137 у продуктах місцевого виробництва в десятки й сотні разів перевищує середній рівень його в межах більшої частини держави чи наприклад, в Росії. Це викликане підвищеною міграцією цезію з ґрунтів, які його не утримують (піщані, малоглинисті, дерново-підзолисті), рослинні та тваринні організми. В зв’язку з цим у траві, рослинах, грибах, лишайниках, молоці, м’ясі й рибі цезію в декілька разів більше, ніж у інших регіонах, місцями — в 50-100 разів.

Через те, що майже до недавнього часу не було відомостей про наявність тих чи інших відхилень у стані здоров’я й розвитку людей, які проживають у районах з підвищеним природним радіоактивним фоном, показники тривалості життя, кількості мертвонароджених, спотворень, захворювань на лейкоз, рак у жителів цих районів були середньостатистичні нормальні. На підставі нових досліджень й глибокого аналізу проблеми можна зробити висновок, що й раніше, десятки та сотні років тому, підвищений радіаційний фон справляв негативний вплив на населення. Це виявлялося в значному підвищенні кількості хворих з синдромом Дауна (майже в п’ять разів), іншими патологічними проявами, зокрема раковими пухлинами.

Нині головними джерелами радіоактивних забруднень біосфери є радіоактивні аерозолі, які потрапляють в атмосферу під час випробувань ядерної зброї, аварій на АЕС та радіоактивних виробництвах, а також радіонукліди, що виділяються з радіоактивних відходів, захоронених на суші й на морі, з відпрацьованих атомних реакторів і устаткування.

За силою та глибиною впливу на організми іонізуюче випромінювання вважається найсильнішим. Різні організми мають неоднакову стійкість до дії радіоактивного опромінення, навіть клітини одного організму мають різну чутливість. Коефіцієнти радіаційного ризику для різних тканин (органів) людини внаслідок рівномірного опромінення всього тіла, встановлені

Для оцінки токсичності дози вживають поняття середня смертельна доза (ЛД₃₀), коли гине не менше 50 % організмів, які постраждали від отруєння чи радіації. Так ось, внаслідок одноразового опромінення гамма-променями ЛД₅₀ для вірусів і бактерій становить 4500-7000 Гр; найпростіших (амеба, інфузорія) — 3000-7000; вищих рослин — 10-1500; водоростей — 180; молюсків — 120-200; голубів, тритонів, асцидій— 25-30; курей, черепах — 10-15; жаб, риби, гризунів, собак — 2,5-10, мавпи, людини — 3-5 Гр. Як бачимо, найбільш стійкі до дії іонізуючих випромінювань мікроорганізми та найпростіші.

Розрізняють кілька видів іонізуючого випромінювання. Гамма-випромінювання — є найнебезпечнішим джерелом зовнішньої іонізації. Воно діє (проникає) на відстані сотень метрів. Гамма-частки не заряджені й мають електромагнітну природу. Бета-випромінювання проникає в повітрі на відстані кілька метрів, а в живих тканинах — кілька міліметрів. Бета-частки складаються з від’ємне заряджених електронів, що рухаються з величезною швидкістю. Альфа-частки мають найкоротший радіус дії (кілька сантиметрів у повітрі, 0,1 мм у тканинах), а тому небезпечні лише у разі безпосереднього контакту з слизовими оболонками очей, шкіри та внутрішнім середовищем організму. Альфа-частки складаються з позитивно заряджених ядер гелію.

Крім типу випромінювання, важливе значення має фізичний стан і хімічні властивості альфа- та бета-активних радіонуклідів. Вони визначають шляхи проникнення всередину організму, а також їх включення в обмінні процеси (метаболізм), швидкість засвоєння та виведення з організму. Головним фізичним процесом, що визначає біологічну дію радіації, є іонізація та збудження атомів і молекул тіла.

Нагадаємо, що радіоактивність — це розпад важких ядер певних елементів, які перевантажені нейтронами. Природна радіоактивність — довільний, не спровокований розпад ядер елементів у природному стані, а штучна — викликана людиною в лабораторіях чи реакторах АЕС тощо.

Ядерна реакція — це сильна взаємодія атомного ядра з елементарними частками або з іншими ядрами, в результаті якої відбувається збудження та перетворення ядер.

Радіоактивний розпад не залежить від зовнішніх причин (тиску, температури, хімічних умов), для виникнення ядерної реакції потрібне зближення атомного ядра та частки на відстань приблизно 10¹⁵ м. З ядра під час його поділу виділяється величезна кількість енергії.

Ця енергія й викинуті радіоактивні частки різного типу іонізують речовини в тілі організмів, діючи на молекулярному рівні, ) викликаючи сильні зміни (залежно від дози опромінення) в ядрах клітин, порушуючи їх нормальне функціонування. Розрізняють пряму дію радіації й непряму, коли іонізується вода організмів (відбувається радіоліз). Ці первинні фізико-хімічні процеси діють паралельно й призводять до складних взаємопов’язаних змін, які порушують функціонування біосистеми.

У разі дії обох видів радіації головними об’єктами опромінення є великі білкові молекули й пов’язані з ними механізми біосинтезу. Найвищою радіочутливістю (гинуть швидше за інших) характеризуються клітини кісткового мозку, лімфоїдної тканини, статеві клітини, епітелій шлунково-кишкового тракту, загалом — клітини з дуже високим рівнем відновлення (процесів поділу). Тканини, де дуже уповільнений поділ клітин, значно стійкіші до дії радіації (нервові клітини, кістки, хрящі).

Неоднакову радіочутливість (вразливість) мають організми різного віку. Чим молодший організм, тим він чутливіший до радіації.

Ще один важливий висновок — чим складніший організм, тим більше він уражується радіацією. У складно збудованих організмах з їх тонкоскоординованими та взаємозалежними функціями численних органів і систем набагато більше й слабких ланок, де виникають ланцюгові реакції дезадаптації та патології.

Для вимірювання ступеня іонізації повітря користуються старою одиницею експозиційної дози — рентгеном (Р). Нині рентген використовується для вимірювання потужності дози рентгенівського та гамма-випромінювання, або рівня радіації (Р/год).

Кінцевий результат опромінення (крім віддалених наслідків) залежить не стільки від повної дози, скільки від її потужності, тобто часу, протягом якого вона накопичена, а також характеру її розподілу. Це пов’язано з тим, що в живих організмах у відповідь на опромінення, як і на інші подразники середовища, включаються захисні механізми систем адаптації чи компенсації, які мають забезпечити стабільність внутрішнього середовища організму (гомеостаз )і відновити зруйновані функції. Результат залежить від співвідношення кількості ушкоджених тканин і захисно-відновної здатності організму.

За даними американського радіобіолога Блера, внаслідок одноразового опромінення людини завдяки репаративним процесам протягом 30 діб відновлюється половина всіх уражень. Це період напіввідновлення. Інша частина відновлюється протягом 2,5-3,5 місяців.

У разі повторного опромінення наслідки визначаються шляхом сумації залишкової дози від попереднього опромінення й одержаної знову.

У результаті багаторічного опромінення всього тіла (або головного мозку) дозами потужністю, наприклад, 0,5-1 Зв на рік (50— 100 Бер на рік) і більше може розвинутися хронічна променева хвороба. Чим менша частина тіла зазнає опромінення, тим менші руйнівні наслідки.

Сила впливу радіонуклідів, які потрапляють усередину тіла, визначається їх фізико-хімічними властивостями, шляхами (з їжею, через дихання) й часом проникнення, а також здатністю депонуватися та швидкістю виведення. При цьому має значення розмір часток оскільки крупніші затримуються у верхніх дихальних шляхах і можуть видалятися. Якщо вони надійшли з їжею, то також можуть не потрапляючи в кров, виводитися з організму, внутрішнього опромінення найбільш небезпечними є такі елементи, як радон, калій, радій, полоній та ін.

Ступінь виведення радіонуклідів з організму залежить від швидкості біологічного (метаболічного) виведення та періоду напіврозпаду цих елементів. Чим молодший організм, тим швидше він очищується від радіонуклідів.

Слід пам’ятати, що, розраховуючи величини доз радіаційнеопромінення для тієї чи іншої людини, груп людей чи об’єктів, завжди треба вирізняти й враховувати космічне (позаземне), природи радіоактивне земне випромінювання та випромінювання, пов’язане з використанням людиною радіоактивних речовин.

Космічне випромінювання складається з галактичного та сонячного яке змінюється залежно від активності процесів на Сонці та в його надрах. Енергія космічного випромінювання порівняно з іншими досить мала біля поверхні Землі, але в межах стратосфери, іоносфери та екзосфери її значення в опроміненні дуже зростає. Це випромінювання складається з протонів і важких ядерних часток з дуже великою енергією. Частина цієї енергії витрачається на зіткнення з ядрами атмосферного азоту, кисню, аргону, в результаті чого на висотах близько 20 км виникає вторинне високе енергетичне світіння. Воно складається з мезонів, нейтронів, протонів, електронів. Тут з’являються космогенні радіонукліди, які з атмосферними опадами потрапляють на поверхню Землі —тритій, вуглець-14, берилій-7, натрій-22 та інші (всього більше десяти).

Оскільки інтенсивність космічного опромінення з висотою зростає, екіпажі літаків і пасажири, які часто літають на висотах 8-11 км, з часом одержують досить значні дози радіації (за 2 год. польоту більше, ніж за тиждень на земній поверхні).

Кожен житель планети в середньому від космічного опромінення протягом року одержує радіаційну дозу близько 300 мкЗв (0,03 Бер).

Населення міст, особливо великих, у цілому завжди одержує дози, вищі порівняно з жителями сільських місцевостей. Найсильніше радіаційний фон у містах підвищують граніти, в яких урану більше в два-три рази, торію в три — десять разів, ніж у пісковиках чи вапняках.

Розглянемо наслідки подальшого забруднення біосфери радіоактивними речовинами.

По-перше, незважаючи на досить різкий спад гонки ядерних озброєнь і послаблення загрози глобальної війни, небезпека загибелі живої компоненти біосфери від військових ядерних запасів усе ще існує. Продовжують випробування ядерної зброї французькі та китайські військові, деякі країни намагаються одержати цю зброю, не знищено величезні запаси ядерних бомб, снарядів і ракет, накопичених за 45 років США, колишнім СРСР, Францією, Англією (їх досить, щоб кілька разів знищити на Землі все живе), ще існують сили в різних країнах, які можуть спровокувати ядерну війну.

Отже, й надалі на всіх рівнях і в усіх напрямках слід проводити активну роботу проти нарощування ядерної зброї, її випробування, виступати за її повне знищення. Для цього необхідні міжнародні угоди, закони, домовленості та постійний найсуворіший міжнародний контроль за їх виконанням. Активну участь у цій справі має брати громадськість, молодь, студентство, як це успішно робить міжнародна незалежна організація Грінпіс, філії якої знаходяться в 26 країнах світу.

По-друге, не вирішено й проблему атомної енергетики, хоча ставлення до неї після чорнобильської аварії різко змінилося в усьому світі. Удосконалюються конструкції реакторів, підвищується надійність АЕС, але залишається проблема захоронення відходів (залишки збагачення уранової руди, відпрацьовані паливо, реактори та інше устаткування), існує багато сотень небезпечних могильників твердого й рідкого радіоактивного бруду в усьому світі, особливо в Світовому океані.

Для вирішення зазначених проблем необхідні подальше розширення гласності й правдива інформація про все, що пов’язане з атомною зброєю та енергетикою, якнайширша екологічна освіта, особливо в галузі радіоекології, спеціального санітарного виховання населення. Потрібно організувати достатню кількість точок радіометричного контролю для населення (щоб кожен міг перевірити радіоактивність продуктів, речей, устаткування), станцій чи пунктів постійного радіаційного контролю за станом повітря, води, ґрунтів, флори та фауни в усіх населених регіонах. Нарешті, слід розробити досконалі способи захисту від радіації та методи дезактивації природного середовища.

Читайте також:

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
Екологія космосу	\|	Дані методи доцільно використовувати комплексно.

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.006 сек.