RADIOAKTIVNÍ KONTAMINACE: DRUHY, PŘÍČINY, DŮSLEDKY - ŽIVOTNÍ PROSTŘEDÍ

Radioaktivní kontaminace je definována jako inkorporace radioaktivní nežádoucích prvků do životního prostředí. Může to být přírodní (radioizotopy přítomné v životním prostředí) nebo umělé (radioaktivní prvky produkované lidmi).

Mezi příčiny radioaktivní kontaminace patří jaderné testy, které se provádějí pro vojenské účely. Mohou generovat radioaktivní deště, které cestují vzduchem několik kilometrů.

Jaderné exploze. Zdroj: Foto se svolením Národní správy jaderné bezpečnosti / úřadu Nevada Site Office

Nehody v jaderných elektrárnách jsou další z hlavních příčin radioaktivní kontaminace. Některé zdroje kontaminace jsou uranové doly, lékařské činnosti a produkce radonu.

Tento druh znečištění životního prostředí má vážné důsledky pro životní prostředí a člověka. Ovlivněny jsou trofické řetězce ekosystémů a lidé mohou mít vážné zdravotní problémy, které způsobují jejich smrt.

Hlavním řešením pro radioaktivní kontaminaci je prevence; Musí být zavedeny bezpečnostní protokoly pro manipulaci a skladování radioaktivního odpadu, jakož i nezbytného vybavení.

Mezi místa s velkými problémy s radioaktivní kontaminací jsou Hirošima a Nagasaki (1945), Fukušima (2011) a Černobyl na Ukrajině (1986). Ve všech případech byly účinky na zdraví vystavených osob závažné a způsobily mnoho úmrtí.

Druhy záření

Radioaktivita je jev, kterým některá těla emitují energii ve formě částic (korpuskulární záření) nebo elektromagnetických vln. Toto je produkováno takzvanými radioizotopy.

Radioizotopy jsou atomy stejného prvku, které mají nestabilní jádro a mají tendenci se rozpadat, dokud nedosáhnou stabilní struktury. Když se rozpadnou, atomy emitují energii a částice, které jsou radioaktivní.

Radioaktivní záření se také nazývá ionizující, protože může způsobit ionizaci (ztrátu elektronů) atomů a molekul. Tato záření mohou být tří typů:

Alfa záření

Částice jsou emitovány z ionizovaných jader helia, která mohou cestovat na velmi krátké vzdálenosti. Penetrační kapacita těchto částic je malá, takže je lze zastavit listem papíru.

Beta záření

Elektrony, které mají vysokou energii, jsou emitovány v důsledku rozkladu protonů a neutronů. Tento typ záření je schopen projít několik metrů a může být zastaven skleněnými, hliníkovými nebo dřevěnými deskami.

Gama záření

Je to druh elektromagnetického záření s vysokou energií, které pochází z atomového jádra. Jádro přechází ze vzrušeného stavu do stavu nižší energie a uvolňuje se elektromagnetické záření.

Gama záření má vysokou penetrační sílu a může ujet stovky metrů. K jeho zastavení jsou zapotřebí desky o centimetru olova nebo až 1 metr betonu.

Druhy radioaktivní kontaminace

Radioaktivní kontaminaci lze definovat jako začlenění nežádoucích radioaktivních prvků do životního prostředí. Radioizotopy mohou být přítomny ve vodě, vzduchu, zemi nebo živých věcech.

V závislosti na původu radioaktivity je radioaktivní kontaminace dvou typů:

přírodní

Tento typ kontaminace pochází z radioaktivních prvků, které se vyskytují v přírodě. Přirozená radioaktivita pochází z kosmických paprsků nebo ze zemské kůry.

Kosmické záření je tvořeno vysoce energetickými částicemi, které pocházejí z vesmíru. Tyto částice vznikají při výbuchu supernovy, ve hvězdách a na slunci.

Když radioaktivní prvky dorazí na Zemi, jsou vychýleny elektromagnetickým polem planety. Na pólech však není ochrana příliš účinná a mohou vstoupit do atmosféry.

Dalším zdrojem přirozené radioaktivity jsou radioizotopy přítomné v zemské kůře. Tyto radioaktivní prvky jsou zodpovědné za udržování vnitřního tepla planety.

Hlavními radioaktivními prvky v zemském plášti jsou uran, thium a draslík. Země ztratila prvky s krátkými radioaktivními obdobími, ale ostatní mají život miliardy let. Mezi nimi _vyniká uran ₂₃₅, uran ₂₃₈, thium ₂₃₂ a draslík ₄₀.

Uran ₂₃₅, uran ₂₃₈ a thium ₂₃₂ tvoří tři radioaktivní jádra přítomná v prachu, který vytváří hvězdy. Tyto radioaktivní skupiny při rozpadu způsobují vznik dalších prvků s kratšími poločasy.

Radium je tvořeno rozpadem uranu ₂₃₈ a radon (plyn radioaktivního prvku) je tvořen. Radon je hlavním zdrojem přirozené radioaktivní kontaminace.

Umělý

Toto znečištění způsobují lidské činnosti, jako je medicína, těžba, průmysl, jaderné testování a výroba energie.

Během roku 1895 německý fyzik Roëntgen náhodně objevil umělé záření. Výzkumník zjistil, že rentgenové paprsky byly elektromagnetické vlny, které pocházely z kolize elektronů uvnitř vakuové trubice.

Umělé radioizotopy se v laboratoři vytvářejí výskytem jaderných reakcí. V roce 1919 byl vyroben první umělý radioaktivní izotop z vodíku.

Umělé radioaktivní izotopy se vyrábějí bombardováním různých atomů neutrony. Tím, že pronikají do jader, se jim podaří destabilizovat a nabít energií.

Umělá radioaktivita má četné aplikace v různých oblastech, jako jsou medicína, průmyslové a vojenské činnosti. V mnoha případech jsou tyto radioaktivní prvky omylem uvolňovány do životního prostředí a způsobují vážné problémy se znečištěním.

Příčiny

Radioaktivní kontaminace může pocházet z různých zdrojů, obecně kvůli špatnému zacházení s radioaktivními prvky. Níže jsou uvedeny některé z nejčastějších příčin.

Jaderné testy

Jaderná elektrárna v Pensylvánii ve Spojených státech. Zdroj: Na stránce autorů Centra pro kontrolu nemocí a prevenci veřejného zdraví

Jedná se o detonaci různých experimentálních jaderných zbraní, zejména pro vývoj vojenských zbraní. Byly také provedeny jaderné výbuchy, aby se vykopaly studny, extrahovaly palivo nebo vybudovala infrastruktura.

Jaderné testy mohou být atmosférické (uvnitř zemské atmosféry), stratosférické (mimo atmosféru planety), pod vodou a pod zemí. Atmosféry jsou nejvíce znečišťující, protože produkují velké množství radioaktivního deště, které je rozptýleno na několik kilometrů.

Radioaktivní částice mohou kontaminovat vodní zdroje a dostat se na zem. Tato radioaktivita může dosáhnout různých trofických úrovní prostřednictvím potravinových řetězců a ovlivnit plodiny, a tím dosáhnout člověka.

Jednou z hlavních forem nepřímé radioaktivní kontaminace je mléko, a proto může ovlivňovat děti.

Od roku 1945 bylo na celém světě provedeno asi 2000 jaderných testů. V konkrétním případě Jižní Ameriky ovlivnil radioaktivní spad hlavně Peru a Chile.

Generátory jaderné energie (jaderné reaktory)

Mnoho zemí v současné době používá jaderné reaktory jako zdroj energie. Tyto reaktory produkují řízené jaderné řetězové reakce, obvykle jaderným štěpením (porušení atomového jádra).

Znečištění nastává hlavně únikem radioaktivních prvků z jaderných elektráren. Od poloviny čtyřicátých let 20. století se s jadernými elektrárnami vyskytly environmentální problémy.

Pokud dojde k únikům v jaderných reaktorech, mohou se tyto znečišťující látky pohybovat stovkami kilometrů vzduchem, což má za následek kontaminaci vody, půdy a zdrojů potravy, které ovlivnily okolní komunity.

Radiologické nehody

Obvykle se vyskytují v souvislosti s průmyslovými činnostmi v důsledku nesprávného zacházení s radioaktivními prvky. V některých případech obsluha nezpracovává zařízení správně a může dojít k úniku do okolí.

Může vzniknout ionizující záření, které poškozuje průmyslové pracovníky, zařízení nebo se uvolňuje do atmosféry.

Těžba uranu

Uran je prvek, který se nachází v přírodních ložiscích v různých oblastech planety. Tento materiál je široce používán jako surovina pro výrobu energie v jaderných elektrárnách.

Při využití těchto uranových ložisek vznikají radioaktivní zbytkové prvky. Produkované odpadní materiály jsou uvolňovány na povrch, kde se hromadí a mohou být rozptýleny větrem nebo deštěm.

Vyprodukovaný odpad generuje velké množství záření gama, což je velmi škodlivé pro živé bytosti. Rovněž jsou produkovány vysoké hladiny radonu a může dojít ke kontaminaci zdrojů vody na hladině podzemní vody loužením.

Radon je hlavním zdrojem kontaminace pracovníků v těchto dolech. Tento radioaktivní plyn lze snadno vdechnout a napadnout dýchací cesty, což způsobuje rakovinu plic.

Lékařské činnosti

Radioaktivní izotopy se vyrábějí v různých aplikacích nukleární medicíny, které musí být poté zlikvidovány. Laboratorní materiály a odpadní vody jsou obecně kontaminovány radioaktivními prvky.

Podobně může radioterapeutické zařízení vyvolat radioaktivní kontaminaci jak operátorů, tak pacientů.

Radioaktivní materiály v přírodě

Radioaktivní materiály v přírodě (NORM) se běžně vyskytují v životním prostředí. Obecně neprodukují radioaktivní kontaminaci, ale různé lidské činnosti je obvykle koncentrují a stávají se problémem.

Některé zdroje koncentrace materiálů NORM jsou spalování minerálního uhlí, paliv získaných z ropy a produkce hnojiv.

V oblastech, kde se spalují odpady a různé pevné odpady, může docházet k hromadění draslíku ₄₀ a radonu ₂₂₆. V oblastech, kde je hlavní palivo uhlí, jsou tyto radioizotopy také přítomny.

Fosfátová hornina použitá jako hnojivo obsahuje vysoké hladiny uranu a thoria, zatímco v ropném průmyslu se hromadí radon a olovo.

Důsledky

O životním prostředí

Zdroje vody mohou být kontaminovány radioaktivními izotopy, které ovlivňují různé vodní ekosystémy. Stejně tak jsou tyto znečištěné vody konzumovány různými ovlivněnými organismy.

Dojde-li ke kontaminaci půdy, zbudou, ztratí svou úrodnost a nemohou být použity v zemědělských činnostech. Radioaktivní kontaminace dále ovlivňuje potravní řetězce v ekosystémech.

Rostliny jsou tedy kontaminovány radioizotopy v půdě a přecházejí do býložravců. Tato zvířata mohou podstoupit mutace nebo umřít v důsledku radioaktivity.

Predátoři jsou ovlivněni sníženou dostupností potravin nebo kontaminací konzumací zvířat naložených radioizotopy.

O lidech

Ionizující záření může způsobit smrtelné poškození člověka. K tomu dochází, protože radioaktivní izotopy poškozují strukturu DNA, která tvoří buňky.

Radiolyzační (radiační rozklad) probíhá v buňkách, DNA i vody v nich obsažené. To má za následek smrt buněk nebo výskyt mutací.

Mutace mohou způsobit různé genetické abnormality, které mohou vést k dědičným defektům nebo nemocem. Mezi nejčastější nemoci patří rakovina, zejména štítná žláza, protože upravuje jód.

Podobně může být ovlivněna kostní dřeň, která způsobuje různé typy anémie a dokonce i leukémie. Imunitní systém může být také oslaben, což je činí citlivějším na bakteriální a virové infekce.

Mezi další důsledky patří neplodnost a malformace plodů matek vystavených radioaktivitě. Děti mohou mít problémy s učením a růstem, stejně jako malé mozky.

Poškození může někdy způsobit smrt buněk a ovlivnit tkáně a orgány. Pokud jsou postiženy životně důležité orgány, může dojít ke smrti.

Prevence

Jakmile dojde k radioaktivní kontaminaci, je velmi obtížné ji kontrolovat. Proto by se úsilí mělo zaměřit na prevenci.

Radioaktivní odpad

Skladování radioaktivního odpadu. Zdroj: D5481026

Nakládání s radioaktivními odpady je jednou z hlavních forem prevence. Musí být uspořádány podle bezpečnostních předpisů, aby nedošlo ke kontaminaci osob, které s nimi manipulují.

Radioaktivní odpad by měl být oddělen od ostatních materiálů a pokusit se snížit jeho objem, aby se s ním snadněji manipulovalo. V některých případech se tyto odpady zpracovávají tak, aby se přeměňovaly na manipulovatelné pevné formy.

Radioaktivní odpad musí být následně umístěn do vhodných nádob, aby nedošlo ke kontaminaci životního prostředí.

Kontejnery jsou uloženy na izolovaných místech s bezpečnostními protokoly nebo mohou být také pohřbeny hluboko v moři.

Jaderné elektrárny

Jedním z hlavních zdrojů radioaktivní kontaminace jsou jaderné elektrárny. Proto se doporučuje, aby byly postaveny nejméně 300 km od městských center.

Je také důležité, aby zaměstnanci jaderných elektráren byli náležitě vyškoleni, aby mohli obsluhovat zařízení a vyhýbat se nehodám. Rovněž se doporučuje, aby si obyvatelé těchto zařízení byli vědomi možných rizik a způsobů jednání v případě jaderné havárie.

Ochrana pracovníků pracujících s radioaktivními prvky

Nejúčinnější prevencí proti radioaktivní kontaminaci je, že personál je vyškolen a má odpovídající ochranu. Mělo by být možné zkrátit dobu expozice lidí radioaktivitě.

Zařízení musí být řádně konstruována tak, aby nedocházelo k tvorbě pórů a trhlin, kde se mohou akumulovat radioizotopy. Musí být zavedeny dobré ventilační systémy s filtry, které zabraňují úniku odpadu z okolního prostředí.

Zaměstnanci musí mít odpovídající ochranu, jako jsou obrazovky a ochranný oděv. Kromě toho musí být použitý oděv a vybavení pravidelně dekontaminováno.

Léčba

Existuje několik kroků, které lze podniknout ke zmírnění příznaků radioaktivní kontaminace. Patří mezi ně krevní transfuze, posílení imunitního systému nebo transplantace kostní dřeně.

Tato ošetření jsou však paliativní, protože je velmi obtížné odstranit radioaktivitu z lidského těla. V současné době se však ošetření provádí chelatačními molekulami, které mohou izolovat radioizotopy v těle.

Chelátory (netoxické molekuly) se vážou na radioaktivní izotopy a vytvářejí stabilní komplexy, které lze z těla odstranit. Byly syntetizovány chelátory, které jsou schopné eliminovat až 80% kontaminace.

Příklady míst kontaminovaných radioaktivitou

Jelikož byla jaderná energie využívána při různých lidských činnostech, došlo k různým nehodám v důsledku radioaktivity. Aby mohli postižené osoby znát jejich závažnost, byla stanovena řada jaderných havárií.

Mezinárodní stupnice jaderných havárií (INES) byla navržena Mezinárodní organizací pro atomovou energii v roce 1990. INES má stupnici od 1 do 7, kde 7 označuje vážnou nehodu.

Příklady závažnější radioaktivní kontaminace jsou uvedeny níže.

Hirošima a Nagasaki (Japonsko)

Jaderné bomby se začaly vyvíjet ve 40. letech 20. století na základě studií Alberta Einsteina. Tyto jaderné zbraně byly používány Spojenými státy během druhé světové války.

6. srpna 1945 explodovala nad městem Hirošima bomba obohacená uranem. To vedlo k vlně veder asi 300 000 ° C a velkému výbuchu gama záření.

Následně byl vyroben radioaktivní spád, který se šířil větrem a kontaminaci dále odváděl. V důsledku výbuchu zemřelo přibližně 100 000 lidí a dalších 10 000 jich bylo v následujících letech usmrceno radioaktivitou.

9. srpna 1945 explodovala ve městě Nagasaki druhá jaderná bomba. Tato druhá bomba byla obohacena o plutonium a byla silnější než ta Hirošima.

V obou městech měli přeživší explozi řadu zdravotních problémů. Riziko rakoviny v populaci se tak mezi lety 1958 a 1998 zvýšilo o 44%.

V současné době stále existují důsledky radioaktivní kontaminace těchto bomb. Předpokládá se, že více než 100 000 lidí postižených zářením žije, včetně těch, kteří byli v lůně.

V této populaci jsou vysoké míry leukémie, sarkomu, karcinomu a glaukomu. Skupina dětí vystavených ozáření v děloze představovala chromozomální aberace.

Černobyl (Ukrajina)

Je považována za jednu z nejzávažnějších jaderných havárií v historii. Stalo se to 26. dubna 1986 v jaderné elektrárně a je na úrovni 7 v INES.

Dělníci prováděli test simulující výpadek energie a jeden z reaktorů byl přehřátý. To způsobilo explozi vodíku uvnitř reaktoru a do atmosféry bylo vrženo více než 200 tun radioaktivního materiálu.

Během exploze zemřelo více než 30 lidí a radioaktivní spad se rozšířil na několik kilometrů. Má se za to, že v důsledku radioaktivity zemřelo více než 100 000 lidí.

Úroveň výskytu různých druhů rakoviny se v postižených oblastech Běloruska a Ukrajiny zvýšila o 40%. Jedním z nejčastějších typů rakoviny je rakovina štítné žlázy a také leukémie.

Byly také pozorovány stavy spojené s dýchacími a zažívacími systémy v důsledku expozice radioaktivitě. U dětí, které byly v lůně, mělo více než 40% imunologické nedostatky.

Objevily se také genetické abnormality, nárůst nemocí reprodukčního a močového systému a také předčasné stárnutí.

Fukušima Daiichi (Japonsko)

Jaderná elektrárna Fukušima, Japonsko. Zdroj: Digital Globe

Tato nehoda byla výsledkem zemětřesení velikosti 9, které zasáhlo Japonsko 11. března 2011. Následně došlo k tsunami, která deaktivovala chladicí a elektrickou soustavu tří reaktorů v jaderné elektrárně Fukušima.

V reaktorech došlo k několika výbuchům a požárům a došlo k únikům záření. Tato nehoda byla zpočátku klasifikována jako úroveň 4, ale kvůli jejím důsledkům byla později povýšena na úroveň 7.

Většina radioaktivní kontaminace šla do vody, hlavně do moře. V současné době jsou v této továrně velké skladovací nádrže na kontaminovanou vodu.

Tyto znečištěné vody jsou považovány za riziko pro ekosystémy Tichého oceánu. Jedním z nejproblematičtějších radioizotopů je cesium, které se snadno pohybuje ve vodě a může se hromadit v bezobratlých.

Výbuch nezpůsobil přímé úmrtí na záření a úrovně radioaktivity byly nižší než v Černobylu. Někteří pracovníci však měli během několika dnů po nehodě změny DNA.

Podobně byly u některých populací zvířat vystavených ozáření detekovány genetické změny.

Reference

Greenpeace International (2006) Černobylová katastrofa, důsledky pro lidské zdraví. Shrnutí. 20 pp.
Hazra G (2018) Radioaktivní znečištění: přehled. Holistický přístup k životnímu prostředí 8: 48-65.
Pérez B (2015) Studium kontaminace životního prostředí přírodními radioaktivními prvky. Diplomová práce pro získání titulu z fyziky. Přírodovědecká fakulta, Pontificia Universidad Católica del Perú. Lima Peru. 80 pp
Bears J (2008) Radioaktivní kontaminace životního prostředí u neotropiků. Biolog 6: 155-165.
Siegel a Bryan (2003) Environmentální geochemie radioaktivní kontaminace. Sandia National Laboratories, Albuquerque, USA. 115 pp.
Ulrich K (2015) Účinky Fukušimy, úpadek jaderného průmyslu, se urychluje. Zpráva Greenpeace. 21 pp.

RADIOAKTIVNÍ KONTAMINACE: DRUHY, PŘÍČINY, DŮSLEDKY - ŽIVOTNÍ PROSTŘEDÍ - 2025