Реферат: Физические загрязнения

) Тепловые электростанции

В радиационном отношении гораздо более опасны тепловые электростанции, поскольку сжигаемые на них уголь, торф и газ содержат природные радионуклиды семейств урана и тория. Средние индивидуальные дозы облучения в районе расположения тепловых электростанций мощностью 1 ГВт/год составляют от 6 до 60 мкЗв/год, а от выбросов АЭС - от 0.004 до 0.13 мкЗв/год. Таким образом, АЭС при нормальной их эксплуатации являются экологически более чистыми, чем тепловые электростанции.

Кроме дымовых газов, к основным источникам поступления радионуклидов в окружающую среду при сжигании угля на электростанции относят вынос частиц угля с открытых площадок углехранилищ (углеунос) и золоотвал. При сгорании большая часть минеральной фракции угля плавится и образует стекловидный зольный остаток, значительная доля которого остается в виде шлака. Тяжелые частицы при этом попадают в золу, однако наиболее легкая часть золы, так называемая «летучая зола», вместе с потоком газов уносится в трубу электростанции. Удельная эффективность золы-уноса повышается с увеличением ее дисперсности. Высокодисперсная зола практически не улавливается оборудованием по очистке газов ТЭС, поэтому дымовые газы являются основным источником загрязнения от действия электростанций.

) 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.
 В результате испытаний ядерного оружия в окружающую среду выброшено около 30 млн. кюри 137Cs и 20 млн. кюри 90Sr. В шестидесятые годы в биосферу попало около 5 т 239Pu. 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 РАО. В России это 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 РАО и компонентами отработанных ядерных устройств

) 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. В СССР существовала Программа «Ядерные взрывы для народного хозяйства». Начало ее реализации относится к 1965 г.

В рамках этой программы в СССР с 1965 по 1988 годы было проведено 124 промышленных ядерных взрыва (рис.5.28) с подрывом 135 зарядов. Из них 130 зарядов взорваны в скважинах, 4 - в штольнях и один заряд - в шахте. Из общего числа этих подземных ядерных взрывов 119 были камуфлетными (т.е. без выброса радиоактивных веществ в атмосферу) и 5 - экскавационными (т.е. с выбросом грунта, а, следовательно, и части радионуклидов). Камуфлетные взрывы преследовали разные цели. В частности, глубинное сейсмическое зондирование земной коры и литосферы, создание подземных резервуаров для хранения нефтепродуктов, захоронение глубоко под землей опасных химических веществ - отходов нефтехимического производства, предупреждение внезапных выбросов газа и угольной пыли в шахтах, создание плотин, гашение горящих газовых факелов и пр. При производстве камуфлетных взрывов выброса радионуклидов на дневную поверхность и в атмосферу не происходило. При экскавационных взрывах и взрывах для рыхления грунта происходил выход значительного количества радиоактивных продуктов в атмосферу с образованием радиоактивного облака и последующим разносом радионуклидов на большие расстояния. Объекты подземных ядерных взрывов долгоживущие. Они не могут быть уничтожены и являются потенциально опасными источниками радиации, долгосрочные прогнозы поведения которых пока отсутствуют.

) 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. 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.

Таблица 5.6. Некоторые аварии на морских и воздушных судах и космических аппаратах

) Радиоактивные отходы

По физическому состоянию радиоактивные отходы (РАО) подразделяются на твердые, жидкие и газообразные. Жидкие и твердые радиоактивные отходы подразделяются по удельной активности на 3 категории: низкоактивные, среднеактивные и высокоактивные.

Хранилища радиоактивных отходов размещаются глубоко под землей (не менее 300 м), причем, за ними устанавливается постоянное наблюдение, так как радионуклиды выделяют большое количество тепла. Подземные хранилища РАО должны быть долговременными, рассчитанными на сотни и тысячи лет. Для облегчения захоронения и надежности последнего жидкие высокоактивные РАО превращают в твердые инертные вещества. В настоящее время основными методами переработки жидких РАО являются цементирование и остеклование с последующим заключением в стальные контейнеры, которые хранятся под землей на глубине нескольких сотен метров.

Жидкие РАО Военно-Морского флота хранятся в береговых и плавучих емкостях в регионах, где базируются корабли с атомными двигателями. Годовое поступление таких РАО около 1300 м3. Они перерабатываются двумя техническими транспортными судами (один на Северном, другой на Тихоокеанском флотах). Кроме того, в связи с интенсификацией применения ионизирующего излучения в хозяйственной деятельности человека, с каждым годом возрастает объем отработанных радиоактивных источников, поступающих с предприятий и учреждений, использующих в своей работе радиоизотопы. Большая часть таких предприятий находится в Москве (около 1000), областных и республиканских центрах. Эта категория РАО утилизируется через централизованную систему территориальных организаций

Последствия

Влияние запусков ракет на поверхность планеты во многом зависит от массы стартующих ракет, частоты запусков, т.е. грузопотока на орбиту. Последний составляет около 2200, 700 и 600 тонн в год для космодромов Байконур, мыс Канаверал и Плесецк соответственно.
 Высота самой большой ракеты «Аполлон» (именно с ее помощью были осуществлены пилотируемые полеты на Луну) превышала 100 метров, а масса была близка к 3 тыс. тонн. В настоящее время самая крупная ракета имеет массу около 2 тыс. тонн и высоту около 50 м. Такая ракета в секунду сжигает почти 10 т топлива и выбрасывает в атмосферу далеко не безвредные продукты сгорания. Самые «маленькие» космические ракеты имеют массу около 100 т. Масса топлива в ракетах всех типов - почти 90% массы ракеты.
 Падение первых ступеней ракеты. Все ракеты имеют разное число ступеней - от 2 до 6. Нулевая и первая ступени ракеты-носителя работают около 1-2 минут. После сгорания топлива ступени отстреливаются и падают сравнительно недалеко (на расстоянии около 100 км) от места старта ракеты. Вторые и третьи ступени падают на удалениях около 800 и 2500 км соответственно. Для запуска ракет отчуждается участок земной поверхности площадью от 1.5 до 5 тыс. км2. Опасность представляют как сами ступени ракет, так и особенно остатки топлива, нередко токсичного. Только в странах СНГ остаткам топлива от ракет «Протон», «Циклон» и «Космос» загрязнено около 10 тыс. км2 поверхности земли

Влияние на погоду и климат. До последнего времени такое влияние аргументированно отрицалось. Сейчас отдельные специалисты, проведя наблюдения, их статистическую обработку и компьютерное моделирование, пришли к выводу, что запуски всего 60 аппаратов типа «Спейс Шаттл» в год должны привести к изменению метеоусловий по обе стороны Атлантики. Влияние запусков ракет на Байконуре является более локальным. Они обычно сопровождаются усилением осадков. Так ли это - покажет будущее. Если подобное влияние существует, то оно, скорее всего, связано со спусковыми эффектами и процессами самоорганизации в атмосфере. Кроме рассмотренного воздействия, запуски КА сопровождаются тепловым, газодинамическим, электромагнитным воздействием струи, динамическим воздействием корпуса ракеты и другими эффектами.
 Разрушение озоносферы происходит за счет выбросов хлора и оксидов азота. При стартах ракет ежегодно в атмосферу инжектируется около 5 тыс. т хлора и 100 т оксидов азота. Исследования показали, что твердотельные ракеты наносят больший вред озоносфере, чем жидкостные. К счастью, пока что запуски КА способны разрушать озонсферу лишь вблизи места пролета ракеты, радиус возмущенной зоны не превышает нескольких километров. Глобальное влияние запусков при нынешней их интенсивности мало.
 Влияние космической деятельности на геокосмос (примерно от 100 до 36 000 км). Благодаря сильной разреженности геокосмос значительно более уязвим, чем приземная атмосфера. Космическая деятельность влияет на экологию геокосмоса по нескольким каналам. К ним относятся выбросы больших объемов химических веществ, часто отсутствующих в естественных условиях, инжекция акустической, электромагнитной и тепловой энергии, засорение околоземной среды фрагментами ракет и космических аппаратов.
 

Воздействие ионизирующей радиации на человека

Последствия облучения

100 000

Смерть через несколько минут

10 000

Смерть через несколько часов

1 000

Смерть через несколько дней

700

В 90% случаев смертельный исход в ближайшие недели

200

В 10% случаев смертельный исход в последующие месяцы

100

Смертельных исходов нет, но значительно увеличивается число раковых заболеваний. Полная стерилизация у женщин, на 2-3 года у мужчин

Чувствительность живых существ к облучению тем больше, чем выше уровень их развития и чем сложнее их организм.
Установлено, что для человека лучевая доза через три недели после облучения равняется примерно 400 рад. Чувствительность к облучению зависит от возраста облучаемой особи. Молодые животные и тем более эмбрионы более уязвимы, чем взрослые особи. Кроветворный костный мозг молодых особей позвоночных обладает наиболее высокой чувствительностью к облучению, так как в этих тканях протекает процесс активного клеточного строения. В то время как нейроны, которые не делятся у взрослых особей, менее чувствительны к облучению.

Охрана окружающей среды от радиоактивных загрязнений

обеспечивается следующими мерами:

• использованием совершенной технологии производства, которая сводит к минимуму количество образующихся радиоактивных отходов и предупреждает их утечку (герметизация процессов, связанных с образованием радиоактивных газов и аэрозолей, применение оборотного цикла водоснабжения и т.д.);

• методами обезвреживания, централизованного сбора и хранения радиоактивных отходов;

• организацией санитарно-защитных зон и планировочными мероприятиями.

Вокруг радиационных объектов устанавливаются особые территории - санитарно-защитная зона (СЗЗ) и зона наблюдения (ЗН).

Санитарно-защитная зона - территория вокруг предприятия, на которой запрещается размещение жилых зданий, детских учреждений, а также промышленных и подсобных сооружений, не относящихся к предприятию, для которого установлена эта зона. СЗЗ является защитным барьером, обеспечивающим безопасность населения при эксплуатации радиационного объекта («Санитарнозащитные зоны и зоны наблюдения радиационных объектов: условия эксплуатации и обоснование границ» - СП 2.6.1.2216-07).

Зона наблюдения - территория, граничащая с СЗЗ, на которой уровень облучения проживающего населения за счет радиоактив- ных выбросов и сбросов предприятия (учреждения) может достигать установленного предела, что диктует необходимость проведения в ней контроля радиационной обстановки.

В настоящее время отделы и группы радиационной гигиены проводят большую работу по изучению влияния естественной активности на окружающую среду (контроль за строительными материалами, содержанием радона в воздухе жилых помещений, оценка радиационной обстановки на строительных площадках и т.д.).

Воздействие радиации на организм

Проникновение радиоактивных веществ в организм происходит тремя путями: через желудочно-кишечный тракт (с пищей), через дыхательные пути (с воздухом) и через кожу.

Наибольшую опасность для человека представляют потоки частиц (видов альфа, бета и гамма). Они имеют способность «перепрограммировать» весь организм, вызывая в нём опасные, зачастую необратимые изменения.

Заражённый радиацией человек рискует получить дозу облучения, способную нарушить функции всех жизненно важных органов: в первую очередь, желудочно-кишечного тракта, нервной системы и крови. Заражение происходит из-за того, что обладающие огромной энергией микрочастицы начинают воздействовать на нормальные клетки человека, изменяя их структуру, вызывая мутации, патологии. А если клетки находятся в процессе развития (как у ребёнка), радиация воздействует на них особенно активно.

Лучевая болезнь с симптомами различной тяжести - наиболее частое последствие ионизирующего излучения. В организм попадают различные инфекции, могут развиться катаракта, бесплодие, злокачественные опухоли. Наиболее подвержены действию радиации так называемые «11 проблемных мест» организма: костный мозг, легкие, язык, надпочечники, поверхность ближайшей костной ткани, слюнные железы, хрусталик глаза, гипофиз, молочные, половые и щитовидная железы.