Радиоактивное загрязнение биосферы Земли и его последствия. Меры безопасности

Величайшими техническими достижениями человечества второй половины ХХ века стали разработки ядерной энергетики, электронно-вычислительной и ракетной техники, методов генной инженерии. Это стало основой для создания атомных электростанций, космических кораблей, новых вакцин, антибиотиков и прочих сооружений, устройств, препаратов, имеющих огромное народнохозяйственное значение. Наряду с этим было создано оружие массового поражения, об ужасающих последствиях применения которого широко известно.

В этом параграфе остановимся на проблеме радиационной опасности. Говорить об экологической безопасности при наличии тысяч единиц накопленного ядерного оружия, сотен действующих атомных реакторов, при загрязнении морских вод ядерными отходами, хотя и замурованных, но всё же с ограниченным сроком безопасного хранения, говорить об этом и при этом сохранять угрозу заражения биосферы радиоактивными веществами – значит не видеть ничего кроме собственного носа. Необходимы абсолютный запрет на использование ядерного оружия и его полная ликвидация. Захоронения ядерных отходов необходимо осуществлять на больших глубинах (до нескольких километров) и в исключительно надёжных контейнерах. Необходимо разработать и использовать иные источники энергии, чтобы не ставить под угрозу жизнь людей и не превращать огромные территории в безжизненные и патогенные зоны. Все эти требования вытекают из достаточно близких по времени исторических экскурсов, о чём речь пойдёт ниже.

Ионизирующее излучение является тератогенным (от греч. teras – уродство, т. е. продуцирующий уродства, аномалии развития) и канцерогенным для человека и животных. Оно стимулирует рост злокачественных новообразований, лейкозов. В Хиросиме и Нагасаки пик роста заболеваемости лейкозами отмечен через 7-8 лет после атомной бомбардировки, однако повышенный риск заболеваемости лейкозами сохранялся более 40 лет. Риск заболеваемости опухолями был выше у тех людей, кто подвергся облучению в раннем возрасте. Повышен риск заболевания раком у людей, подвергшихся радиоактивному облучению во внутриутробном периоде. Риск возникновения лейкозов повышен у детей, отцы которых работали на АЭС и подвергавшихся воздействию даже малых доз радиации.

Большую опасность для здоровья людей и биосферы Земли могут представлять аварии на атомных электростанциях и других ядерных установках, используемых в мирных целях, а также на предприятиях атомной промышленности. Ярким примером является авария на Чернобыльской АЭС 26 апреля 1986 г. Её последствия продолжают сказываться. У людей, подвергшихся многокомпонентному воздействию патогенных факторов в связи с этой аварией, отмечен большой комплекс функциональных и патологических изменений, снижающих резистентность организма к возникновению различных заболеваний. Возросла частота серьёзных осложнений у беременных и рожениц. У новорождённых зарегистрировано увеличение частоты аномалий развития, ранее встречавшихся крайне редко, например отсутствие конечностей. Множественная патология отмечена у детей, например гормональная и психическая дезадаптации. У детей, проживающих на загрязнённых территориях, чаще, чем в районах, не подвергшихся воздействию радиации, отмечаются стойкие астенические состояния (в 2 раза), ипохондрический синдром (в 4, 5 раза), фобический синдром (страхи) (в 3 раза), аутоиммунное воспаление и рак щитовидной железы, тяжёлые формы острых респираторных заболеваний.

В результате аварии на Чернобыльской АЭС (ЧАЭС) огромный ущерб нанесён промышленности и сельскому хозяйству. Общая площадь загрязнения цезием-137 с уровнем выше 1 Ки/км² составляет более 55 тыс. км². Практически вся эта территория выпала из баланса продуктивных земель.

Помимо цезия-137 (период полураспада Т_1/2 = 33 г.), основным источником радиоактивного загрязнения вследствие аварии на ЧАЭС являются также стронций-90 (Т_1/2 = 27, 7 г.). Эти радионуклиды способны накапливаться по трофическим цепочкам. Цезий-137 включается в круговорот, подобно калию, и накапливается в мышцах и печени. Стронций-90, подобно кальцию, откладывается в костях. Коэффициент накопления цезия-137 наиболее высок у пресноводных водорослей, лишайников. В связи с этим высокой опасности заражения радионуклидами повергаются коренные жители Севера, питающиеся в основном мясом северного оленя, особенно проживающие вблизи мест испытания ядерных устройств.

Восточно-Уральский радиоактивный след, появившийся после ряда аварий и грубых нарушений техники безопасности на комбинате, охватывает территории Свердловской, Челябинской и Курганской областей. Особенно сильному радиоактивному воздействию подверглась река Теча, где плотность загрязнения цезием-137 и стронцием-90 достигла 100 Ки/км² и более. У населения, проживающего в районах радиоактивного загрязнения местности, выявлены случаи лучевой болезни, повышенная заболеваемость лейкозами, другими онкологическими болезнями. А у их потомков во 2-м и 3-м поколениях отмечена более частая заболеваемость респираторными инфекциями.

Число атомных электростанций и исследовательских реакторов непрерывно растёт. В настоящее время в мире работает около 450 энергоблоков АЭС, а число исследовательских реакторов уже давно перевалило за сотню.

В России в настоящее время действуют 10 АЭС, включающих суммарно 31 блок, общей мощностью 23242 МВт. Уран-графитовые канальные реакторы большой мощности РБМК-1000, аналогичные работавшим на Чернобыльской АЭС, установлены на Ленинградской, Курской (по четыре) и Смоленской АЭС (три реактора). Канальные кипящие реакторы малой мощности ЭГП-6 установлены на Билибинской АЭС (четыре энергоблока по 12 мегаватт). Эти реакторы называются канальными, потому что размещаются в железобетонных шахтах и представляют систему каналов в графитовой кладке с подводящими и отводящими коммуникациями, насосами и трубопроводами большого диаметра. После аварии на 4-м энергоблоке Чернобыльской АЭС три уцелевших энергоблока последовательно были выведены из строя. Реактор такого же типа, но большей мощности − РБМК-1500 работает на Игналинской АЭС (Литва). В России функционируют 15 водо-водяных реакторов под давлением. Их две разновидности: ВВЭР-440 (четыре – на Кольской и два на Нововоронежской АЭС) и девять более мощных ВВЭР-1000 – на Балаковской (четыре), Калининской (три) и по одному на Волгодонской и Нововоронежской АЭС. Единственный реактор на быстрых нейтронах БН-600 уже в течение четверти века функционирует на Белоярской АЭС [46].

Ни одна АЭС не имеет 100%-ной безопасности. Даже исправная, нормально действующая АЭС выбрасывает в окружающую среду искусственные радионуклиды. За последние 30 лет на объектах ядерной энергетики произошло 8 серьёзных аварий, связанных со взрывами в реакторе, расплавлением активной зоны, повреждением защитной оболочки и выбросами радиоактивных веществ. Из них 6 в США (1959, 1961, 1962, 1966, 1975, 1979 гг.), по одной во Франции (1969 г.) и ФРГ (1974 г.). Кроме того, произошли 3 крупные ядерные катастрофы: в 1957 г. в Виндескейле (Великобритания), в 1979 г. в Тримайл-Айленде (США) и 26 апреля 1986 г. на ЧАЭС (СССР) [6]. Тяжелейшая авария на ЧАЭС в полной мере продемонстрировала опасности, возникающие при использовании атомной энергии даже в мирных целях.

Помимо аварий к выбросу радионуклидов из глубинных слоёв Земли могут привести стихийные бедствия (землетрясения, вулканическая деятельность, падение метеоритов и др.). Природные радионуклиды выбрасываются тепловыми электростанциями, шахтами и т.д., поступают в здания, в том числе жилые, с радоном, тороном и нередко в очень высоких дозах, что представляет большую опасность для здоровья населения. Так, в десятках тысяч жилых домов в Великобритании, США, Швеции (в этих странах впервые стали определять радон и торон в воздухе помещений) воздух содержит концентрации радона выше предельно допустимой нормы, а в некоторых из них во много раз превышающие её.

Серьёзную опасность представляют хранилища ядерных отходов, откуда может происходить утечка радиоизотопов через трещины, щели, поры в породе. Необходимы новые технические разработки, обеспечивающие надёжность работы АЭС, других атомных производственных установок, могильников радиоактивных и других опасных отходов производств. По оценкам специалистов, перспективными технологиями реакторостроения являются совершенствование легководяных реакторов (LWR), модульных высокотемпературных реакторов, охлаждаемых газами (MHTGR) или жидкими металлами (LMR). Все они обладают повышенной безопасностью в эксплуатации за счёт введения “пассивных” систем безопасности. Полагают, что в ближайшее время наиболее распространёнными станут реакторы типа LWR. Интересна идея создания многослойных хранилищ (по типу “матрёшки”) радиоактивных отходов, токсических веществ, в сущности заимствованная у природы, позволяющих, кроме того, контролировать утечку вредных отходов между слоями хранилища.

В связи с ожидаемыми катастрофическими событиями в 2007 − 2013 годах необходимо особое внимание обратить на безопасность АЭС и хранилищ ядерных отходов, а также предприятий химической промышленности, хранилищ боевых отравляющих веществ и их детоксикации. Этому будут способствовать разработки технологий, обеспечивающих абсолютную безопасность хранения ядерных отходов и токсических веществ на протяжениипериода, которыйнеобходим для полной потери активности этих веществ.

Население планеты живёт в состоянии постоянной тревоги в связи с опасностью возможных тяжёлых аварий на атомных установках, используемых в мирных целях, и других промышленных и транспортных аварий. Особую тревогу вызывает продолжающееся, несмотря на многочисленные ограничительные и запретительные конвенции и мероприятия, распространение ядерного, химического и бактериологического оружия. Большую опасность эти виды оружия могут представлять в руках правительств или – в худшем варианте – мафиозных групп, рассматривающих терроризм в качестве инструмента государственной и монополистической политики.