Радиоактивное загрязнение атмосферы

Различают радиационное и радиоактивное загрязнение окружающей среды. Радиационное возникает в результате действия ионизирующей радиации (излучения), а радиоактивное – в результате превышения уровня естественного содержания радиоактивных веществ в окружающей среде. Радиационное и радиоактивное загрязнения вызывают превышение радиационного фона Земли, к которому все живые организмы адаптированы в ходе эволюции.

Радиоактивное и радиационное загрязнения строго регламентируются. Превышение нормативов может вызвать серьезные изменения в окружающей среде и в организме человека. Мутагенный эффект, вызываемый радиацией, является наиболее опасным последствием этого вида загрязнения. Мутации передаются в поколениях и могут вызывать стойкие изменения в биосфере.

Радиоактивное загрязнение атмосферы – радиоактивное загрязнение воздушной среды в виде газов и аэрозолей в результате работы предприятий атомной промышленности и энергетики; характер и величина загрязнений определяются природой радиоактивных веществ и видом проводимых с ними работ.

Фиксированное радиоактивное загрязнение – радиоактивное загрязнение, которое прочно связано с поверхностью и не может быть удалено без применения специально подобранных средств или снятия поверхностного слоя материала.

Радиоактивное загрязнение среды опасно как источник внешнего и внутреннего облучения ионизирующими излучениями. При ядерном взрыве радиоактивное загрязнение характеризуется большими пространственными масштабами территорий, которые оно охватывает, и весьма продолжительным временем существования и возможного воздействия на людей.

Радиоактивность атмосферы обусловлена присутствием в атмосфере радиоактивных газов и аэрозолей, попадающих в нее в результате деятельности человека и процессов, происходящих в природе. Соответственно различают естественную и искусственную радиоактивности.

Естественные радиоактивные газы являются изотопами радона: 222Rn – радон, 220Rn – торон, 219Rn – актинон, и образуются вследствие радиоактивного распада 238U, 232Th и 235U. Они поступают в атмосферу с почвенным воздухом при обмене его с атмосферным (т.н. эксхаляция) или путем диффузии. При радиоактивном распаде изотопов Rn образуются аэрозольные продукты их распада, так как возникающие при этом химические элементы относятся к металлам и не летучи при обычных условиях (Po, Bi и др.).

При этом 232Rn (период полураспада T 1/2 = 3,8 сут) распространяется в пределах тропосферы, а его долгоживущие продукты распада 210Pb (RaD), 210Bi (RaE), 210Po (RaF) обнаружены в стратосфере. Содержание 222Rn в воздухе над океанами на два порядка ниже, чем над материками, а концентрация над земной поверхностью уменьшается примерно вдвое на каждый километр высоты. Торон и актинон вследствие малого значения T 1/2 (54 с и 3,9 с) присутствуют только у земной поверхности. Продукт распада торона 212Pb (ThB) с T 1/2 =10,6ч обнаруживается в нижней тропосфере. В воздухе над океанами 220Rn, 210Rn и их продукты распада практически отсутствуют.

Искусственные радиоактивные аэрозоли образуются при ядерных взрывах. Через несколько десятков секунд после взрыва они содержат ~ 100 различных радиоактивных изотопов; наиболее токсичными из них считаются 90Sr, 137Cs, 14C, 131I. Высота заброса в атмосферу радиоактивных аэрозолей зависит от мощности и высоты ядерного взрыва, а характер их распространения – от размеров частиц и от высоты заброса их в атмосферу.

Наиболее крупные частицы (сотни микрометров и выше) быстро выпадают из атмосферы, распространяясь всего на сотни километров от места взрыва (локальные выпадения). Однако в случае взрывов мощных ядерных бомб (эквивалентных десяткам мегатонн тринитротолуола) они попадают в стратосферу и, прежде чем выпадут на поверхность Земли, могут пройти в атмосфере тысячи километров. Мелкие аэрозоли (не более нескольких микрометров), попавшие при взрыве в верхнюю тропосферу, обычно распространяются вдоль зонального пояса широт с запада на восток, а заброшенные в стратосферу выпадают на поверхность Земли в пределах всего полушария, а в некоторых случаях – в обоих полушариях, поэтому выпадения этих аэрозолей называются глобальными.

Основной механизм очищения атмосферы от радиоактивных аэрозолей – выпадение осадков. Среднее время t пребывания радиоактивного аэрозоля в нижней тропосфере (до момента его выпадения на земную поверхность) порядка нескольких суток, а в верхней тропосфере 20–40 суток. Радиоактивные аэрозоли, попавшие в нижние слои стратосферы, имеют t порядка года и выше. Величина t растет с увеличением высоты заброса в стратосферу. Обычно большая часть радиоактивных продуктов деления остается в пределах того полушария, где проведен взрыв ядерной бомбы.

Концентрация продуктов деления в тропосфере растет с высотой. Особенно большой рост отмечается при переходе через тропопаузу. В стратосфере максимум концентрации продуктов деления по измерениям до осени 1961 г. отмечался на высоте 19–23 км (примерно на той же высоте, что и слой максимальной концентрации нерадиоактивного аэрозоля). Радиоактивное загрязнение атмосферы от предприятий атомной промышленности имеет чаще всего локальный характер; однако 85Kr распределен по всей тропосфере.

Изучение распространения в атмосфере естественных радиоактивных аэрозолей, а также продуктов ядерных взрывов позволило получить некоторые характеристики физики атмосферы: скорость вымывания аэрозолей из атмосферы, оценку коэффициента макротурбулентной диффузии и скорости обмена между атмосферами полушарий, а также между стратосферой и тропосферой и т.д. [7]

Дата добавления: 2015-09-06