Radioaktiv forurensning: typer, årsaker, konsekvenser, forebygging, behandling og eksempler
Radioaktiv forurensning er definert som inkorporering av uønskede radioaktive elementer i miljøet. Dette kan være naturlig (radioisotoper tilstede i miljøet) eller kunstig (radioaktive elementer produsert av mennesker).
Blant årsakene til radioaktiv forurensning er atomprøver som er laget for krigsformål. Disse kan generere radioaktive regner som reiser flere kilometer gjennom luften.
Ulykker i atomkraftverk for å skaffe energi er en annen viktig årsak til radioaktiv forurensning. Noen forurensningskilder er uranminer, medisinsk aktivitet og radonproduksjon.
Denne typen miljøforurensning har alvorlige konsekvenser for miljø og mennesker. Økosystemets trofiske kjeder påvirkes, og folk kan presentere alvorlige helseproblemer som forårsaker deres død.
Hovedløsningen for radioaktiv forurensning er forebygging; Sikkerhetsprotokoller må være på plass for håndtering og oppbevaring av radioaktivt avfall, samt nødvendig utstyr.
Blant stedene med store problemer med forurensning av radioaktivitet har vi Hiroshima og Nagasaki (1945), Fukushima (2011) og Tsjernobyl i Ukraina (1986). I alle tilfeller har effektene på utsatte personers helse vært alvorlig og har forårsaket mange dødsfall.
Typer av stråling
Radioaktivitet er fenomenet som noen organer gir energi i form av partikler (korpuskulær stråling) eller elektromagnetiske bølger. Dette er produsert av de såkalte radioisotoper.
Radioisotoper er atomer av samme element som har en ustabil kjernen, og må desintegreres til de når en stabil struktur. Når de løsner, gir atomene energi og partikler som er radioaktive.
Radioaktiv stråling kalles også ioniserende, fordi det kan forårsake ionisering (tap av elektroner) av atomer og molekyler. Disse strålingene kan være av tre typer:
Alfa-stråling
Partikler utledes fra ioniserte heliumkjerner som kan kjøre svært korte avstander. Inntrengningskapasiteten til disse partiklene er liten, slik at de kan stoppes av et ark papir.
Betastråling
Elektroner utstråles som har stor energi, på grunn av nedbrytning av protoner og nøytroner. Denne typen stråling er i stand til å reise flere meter og kan stoppes av glass, aluminium eller treplater.
Gamma stråling
Det er en type elektromagnetisk stråling med høy energi, som stammer fra en atomkjerne. Kjernen går fra en spennende tilstand til en lavere energitilstand og elektromagnetisk stråling slippes ut.
Gamma stråling har en høy penetrasjonskraft og kan reise hundrevis av meter. For å stoppe det, er det nødvendig med plater på flere centimeter bly eller opptil 1 meter betong.
Typer av radioaktiv forurensning
Radioaktiv forurensning kan defineres som inkorporering av uønskede radioaktive elementer i miljøet. Radioisotoper kan være til stede i vann, luft, land eller i levende vesener.
I følge radioaktivitetens opprinnelse er radioaktiv forurensning av to typer:
naturlig
Denne typen forurensning kommer fra radioaktive elementer som forekommer i naturen. Naturlig radioaktivitet stammer fra kosmiske stråler eller fra jordskorpen.
Den kosmiske strålingen utgjøres av partikler med høy energi som kommer fra verdensrommet. Disse partiklene produseres når supernova eksplosjoner oppstår, i stjernene og i solen.
Når de radioaktive elementene kommer til jorden, blir de omledet av planetens elektromagnetiske felt. Men ved polene er beskyttelsen ikke veldig effektiv og kan komme inn i atmosfæren.
En annen kilde til naturlig radioaktivitet er radioisotoper som finnes i jordskorpen. Disse radioaktive elementene er ansvarlige for å opprettholde den indre varmen på planeten.
De viktigste radioaktive elementene i jordens mantel er uran, thorium og kalium. Jorden har mistet elementer med kort radioaktive perioder, men andre har et liv i milliarder år. Blant de sistnevnte står ut uran 235, uran 238, thorium 232 og kalium 40 .
Uran 235, uran 238 og thorium 232 danner tre radioaktive kjerne til stede i støvet som stammer stjernene. Disse radioaktive gruppene ved desintegrasjon gir opphav til andre elementer med kortere halveringstid.
Fra forfallet av uran 238 dannes radiumet og fra dette radonet (gassformet radioaktivt element). Radon er den viktigste kilden til naturlig radioaktiv forurensning.
kunstig
Denne forurensningen er produsert av menneskelige aktiviteter, for eksempel medisin, gruvedrift, industri, nukleær testing og kraftproduksjon.
I løpet av året 1895 oppdaget den tyske fysikeren Roëntgen ved et uhell kunstig stråling. Forskeren fant at røntgenstråler var elektromagnetiske bølger som var forårsaket av kollisjon av elektroner inne i et vakuumrør.
Kunstige radioisotoper produseres i laboratoriet ved forekomst av kjernereaksjoner. I 1919 ble den første kunstige radioaktive isotopen produsert fra hydrogen.
De kunstige radioaktive isotoper produseres fra bombardementet med nøytroner til forskjellige atomer. Disse, når de penetrerer kjernene, klarer å destabilisere dem og lade dem med energi.
Kunstig radioaktivitet har mange anvendelser på forskjellige områder som medisin, industri og krigsaktiviteter. I mange tilfeller frigjøres disse radioaktive elementene ved en feil i miljøet og forårsaker alvorlige forurensningsproblemer.
årsaker
Radioaktiv forurensning kan stamme fra forskjellige kilder, vanligvis på grunn av mishandling av radioaktive elementer. Noen av de vanligste årsakene er nevnt nedenfor.
Kjerneprøver
Det refererer til detonasjon av forskjellige eksperimentelle atomvåpen, hovedsakelig for utvikling av militære våpen. Kjernefysiske eksplosjoner har også blitt utført for å grave brønner, trekke ut brensel eller bygge noen infrastrukturer.
Kjernetester kan være atmosfærisk (innenfor jordens atmosfære) stratosfæriske (utenfor planets atmosfære), undervanns og underjordisk. De atmosfæriske er de mest forurensende, siden de produserer en stor mengde radioaktivt regn som sprer seg i flere kilometer.
Radioaktive partikler kan forurense vannkilder og nå bakken. Denne radioaktiviteten kan nå forskjellige trofiske nivåer gjennom matkjedene og påvirke avlinger og dermed nå mennesket.
En av hovedformene for indirekte radioaktiv forurensning er gjennom melk, noe som kan påvirke barnets befolkning.
Siden 1945 har det vært gjennomført 2000 kjernefysiske tester verden over. I det spesielle tilfellet i Sør-Amerika har radioaktivt nedfall hovedsakelig påvirket Peru og Chile.
Kjernekraftgeneratorer (atomreaktorer)
Mange land bruker for tiden kjernereaktorer som energikilde. Disse reaktorene produserer kjede-kontrollerte atomreaksjoner, vanligvis ved atomfission (brudd på en atomkjerne).
Forurensningen skjer hovedsakelig på grunn av lekkasje av radioaktive elementer fra atomkraftverk. Siden midten av 1940-tallet har det oppstått miljøproblemer knyttet til atomkraftverk.
Når lekkasjer forekommer i atomreaktorer, kan disse forurensningene flytte hundrevis av kilometer gjennom luften, noe som har forårsaket forurensning av vann, jord og matkilder som har rammet nærliggende lokalsamfunn.
Radiologiske ulykker
De oppstår vanligvis i forbindelse med industrielle aktiviteter på grunn av utilstrekkelig håndtering av de radioaktive elementene. I noen tilfeller håndterer operatørene ikke utstyret riktig, og de kan generere lekkasjer i miljøet.
Ioniserende stråling kan genereres som kan forårsake skade på industriarbeidere, utstyr eller slippes ut i atmosfæren.
Uranutvinning
Uran er et element som finnes i naturlige forekomster i forskjellige områder av planeten. Dette materialet er mye brukt som råmateriale til å produsere energi i atomkraftverk.
Når utvinningen av disse uranavsetningene utføres, genereres radioaktive restelementer. Avfallsmaterialene som produseres frigjøres til overflaten der de akkumuleres og kan spres av vind eller regn.
Det produserte avfallet genererer en stor mengde gammastråling, noe som er svært skadelig for levende vesener. Også høye nivåer av radon produseres og forurensning av vannkilder ved vanntabellen kan oppstå ved utvasking.
Radon er den viktigste forurensningskilden til disse gruvene. Denne radioaktive gassen kan lett inhaleres og invadere luftveiene, generere lungekreft.
Medisinske aktiviteter
I de forskjellige bruken av nukleærmedisin produseres radioaktive isotoper, som da må kastes. Laboratoriematerialer og avløpsvann er vanligvis forurenset med radioaktive elementer.
På samme måte kan strålebehandling utstyr generere radioaktiv forurensning for både operatører og pasienter.
Radioaktive materialer i naturen
Radioaktive stoffer i naturen (NORM) kan normalt finnes i miljøet. Vanligvis produserer de ikke radioaktiv forurensning, men ulike menneskelige aktiviteter har en tendens til å konsentrere seg og de blir et problem.
Noen kilder til konsentrasjon av NORM-materialer er forbrenning av mineralsk kull, petroleumbasert brensel og produksjon av gjødsel.
I områder med forbrenning av søppel og forskjellige faste rester kan akkumulere kalium 40 og radon 226 . I områder hvor kull er hovedbrenselet, er disse radioisotoper også til stede.
Fosforkull som brukes som gjødsel inneholder høye nivåer av uran og thorium, mens radon og bly akkumuleres i oljeindustrien.
innvirkning
Om miljøet
Vannkilder kan bli forurenset med radioaktive isotoper, som påvirker de ulike akvatiske økosystemene. På samme måte konsumeres disse forurenset vann av ulike organismer som er berørt.
Når jordforurensning oppstår, blir de fattige, mister fruktbarheten og kan ikke brukes i landbruksaktiviteter. I tillegg påvirker radioaktiv forurensning trofiske kjeder i økosystemer.
Planter er derfor forurenset med radioisotoper gjennom jorda, og disse går over til plantelevende dyr. Disse dyrene kan lide mutasjoner eller dø ved radioaktivitetens virkning.
Predators påvirkes av redusert tilgjengelighet av mat eller er forurenset ved å konsumere dyr lastet med radioisotoper.
Om mennesker
Ioniserende stråling kan forårsake dødelig skade på mennesker. Dette skjer fordi de radioaktive isotoper skader strukturen til DNA som utgjør cellene.
I cellene forekommer radiolysen (strålingsnedbrytning) av både DNA og vann som er inneholdt deri. Dette resulterer i celledød eller forekomsten av mutasjoner.
Mutasjoner kan forårsake forskjellige genetiske abnormiteter som kan forårsake arvelige defekter eller sykdommer. Blant de vanligste sykdommene er kreft, spesielt skjoldbruskkreft siden det fikser jod.
Benmargen kan også påvirkes, noe som forårsaker forskjellige typer anemi og til og med leukemi. Også, immunsystemet kan svekkes, noe som gjør det mer følsomt for bakterielle og virusinfeksjoner.
Blant andre konsekvenser er infertilitet og misdannelse av foster av mødre utsatt for radioaktivitet. Barn kan ha læringsproblemer, vekst så vel som små hjerner.
Noen ganger kan skaden føre til celledød, som påvirker vev og organer. Hvis vitale organer påvirkes, kan døden forekomme.
forebygging
Radioaktiv forurensning er svært vanskelig å kontrollere når det oppstår. Derfor må innsatsen fokusere på forebygging.
Radioaktivt avfall
Forvaltningen av radioaktivt avfall er en av hovedformene for forebygging. Disse må ordnes etter sikkerhetsregler for å unngå forurensning av de som håndterer dem.
Radioaktivt avfall må skilles fra andre materialer og forsøke å redusere volumet som skal håndteres lettere. I noen tilfeller utføres behandlingen av disse avfallene for å gjøre dem til mer manipulerbare, faste former.
Deretter må radioaktivt avfall plasseres i egnede beholdere for å unngå forurensing av miljøet.
Beholderne lagres på isolerte steder med sikkerhetsprotokoller, eller de kan også bli begravet dypt i havet.
Kjernekraftverk
En av de viktigste kildene til radioaktiv forurensning er atomkraftverk. Derfor anbefales det at de bygges minst 300 km fra bysentrene.
Det er også viktig at ansatte på atomkraftverk er riktig opplært til å håndtere utstyret og unngå ulykker. Det anbefales også at befolkningen i nærheten av disse anleggene kjenner til mulige farer og virkemåter i tilfelle et atomulykke.
Beskyttelse av personell som arbeider med radioaktive elementer
Den mest effektive forebyggingen mot radioaktiv forurensning er at personellet er opplært og har tilstrekkelig beskyttelse. Det må oppnås å redusere eksponeringstiden til folk til radioaktivitet.
Anleggene må bygges på en hensiktsmessig måte, for å unngå porer og sprekker der radioisotoper kan akkumuleres. Du må ha gode ventilasjonssystemer, med filter som hindrer avfallet i å forlate miljøet.
Ansatte må ha tilstrekkelig beskyttelse, for eksempel skjerm og verneutstyr. I tillegg skal klær og utstyr som brukes, dekontamineres periodisk.
behandling
Det er noen tiltak som kan treffes for å lindre symptomene på radioaktiv forurensning. Disse kan omfatte blodtransfusjoner, forbedring av immunsystemet eller benmargstransplantasjon.
Imidlertid er disse behandlingene palliative siden det er svært vanskelig å eliminere radioaktivitet fra menneskekroppen. Imidlertid er behandlinger i gang under behandling med chelaterende molekyler som kan isolere radioisotoper i kroppen.
Kelatorer (ikke-toksiske molekyler) binder til radioaktive isotoper som danner stabile komplekser som kan elimineres fra kroppen. De har klart å syntetisere chelants som er i stand til å eliminere opptil 80% av forurensningen.
Eksempler på steder forurenset med radioaktivitet
Siden bruk av kjernekraft i ulike menneskelige aktiviteter har det skjedd ulike radioaktive ulykker. For at de berørte personene vet hvor alvorlig disse er, har det blitt etablert en skala av atomulykker.
Den internasjonale atomulykkesskalaen (INES) ble foreslått av Den internasjonale atomenergiorganisasjonen i 1990. INES har en skala fra 1 til 7, hvor 7 indikerer en alvorlig ulykke.
De mest alvorlige eksemplene på radioaktiv forurensning er nevnt nedenfor.
Hiroshima og Nagasaki (Japan)
Kjernebomber begynte å utvikle seg på 40-tallet av det tjuende århundre, basert på studier av Albert Einstein. Disse atomvåpen ble brukt av USA under andre verdenskrig.
Den 6. august 1945 eksploderte en uranberiget bombe over byen Hiroshima. Dette ga en varmebølge på ca. 300 000 ° C og en stor utstråling av gammastråling.
Deretter var det en radioaktiv nedfall som ble spredt av vinden som bringer forurensningen til en større avstand. Omtrent 100 000 mennesker døde fra eksplosjonen og 10 000 flere radioaktivitetseffekter i de følgende årene.
9. august 1945 eksploderte en andre atombomb i Nagasaki. Denne andre bomben ble beriket med plutonium og var kraftigere enn Hiroshima.
I begge byene presenterte de overlevende eksplosjonen mange helseproblemer. Dermed økte risikoen for kreft i befolkningen med 44% mellom 1958 og 1998.
For tiden er det fortsatt konsekvenser av radioaktiv forurensning av disse pumpene. Det vurderes at mer enn 100 000 mennesker lever berørt av stråling, inkludert de som var i livmor.
I denne populasjonen er det høye nivåer av leukemi, sarkomer, karsinomer og glaukom. En gruppe barn utsatt for stråling i livmoren, presenterte kromosomale avvik.
Tjernobyl (Ukraina)
Det regnes som en av de alvorligste atomulykker i historien. Det skjedde 26. april 1986 i et atomkraftverk og er nivå 7 i INES.
Arbeiderne gjennomførte en test som simulerte et strømuttak, og en av reaktorene ble overopphetet. Dette førte til eksplosjon av hydrogen inne i reaktoren og over 200 tonn radioaktivt materiale ble kastet inn i atmosfæren.
Under eksplosjonen døde mer enn 30 mennesker og den radioaktive nedfallet spredte seg i flere kilometer rundt. Det antas at mer enn 100 000 mennesker døde som følge av radioaktivitet.
Forekomsten av ulike typer kreft økte med 40% i berørte områder i Hviterussland og Ukraina. En av de vanligste kreftene er skjoldbruskkreft og leukemi.
Forhold knyttet til luftveiene og fordøyelsessystemet er også observert på grunn av eksponering for radioaktivitet. For barn som var i livmor, hadde mer enn 40% immunologiske mangler.
Det har også vært genetiske anomalier, økt reproduktive og urinveisykdommer samt tidlig aldring.
Fukushima Daiichi (Japan)
Denne ulykken var et resultat av et jordskjelv på 9 nivå som rystet Japan 11. mars 2011. Deretter var det en tsunami som deaktiverte kjølesystemene og elektrisitetssystemene til tre av reaktorene på atomkraftverket i Fukushima.
Flere eksplosjoner og branner oppstod i reaktorene og strålingsfiltreringer ble generert. Denne ulykken ble opprinnelig klassifisert som nivå 4, men på grunn av konsekvensene ble den senere forhøyet til nivå 7.
Flertallet av radioaktiv forurensning gikk til vannet, hovedsakelig havet. For tiden er det store lagertanker for forurenset vann i denne anlegget.
Det antas at disse forurensede farvannene er en risiko for økosystemene i Stillehavet. Cesium, som beveger seg lett i vann og kan samle seg i hvirvelløse dyr, er en av de mest problematiske radioisotoper.
Eksplosjonen forårsaket ikke direkte strålningsdød, og nivåene av eksponering for radioaktivitet var lavere enn Tsjernobyl. Imidlertid ga noen arbeidere endringer i DNA innen noen få dager etter ulykken.
På samme måte har genetiske endringer blitt påvist hos noen populasjoner av dyr som er utsatt for stråling.
