Radioaktiva föroreningstyper, orsaker, konsekvenser

1244
David Holt
Radioaktiva föroreningstyper, orsaker, konsekvenser

De radioaktiv smitta Det definieras som införlivandet av oönskade radioaktiva element i miljön. Detta kan vara naturligt (radioisotoper i miljön) eller artificiellt (radioaktiva ämnen som produceras av människor).

Bland orsakerna till radioaktiv förorening är kärnvapentester som utförs för militära ändamål. Dessa kan generera radioaktiva regn som går flera kilometer genom luften.

Kärnkraftsexplosion. Källa: Foto med tillstånd av National Nuclear Security Administration / Nevada Site Office [Public domain]

Olyckor i kärnkraftverk är en annan av de främsta orsakerna till radioaktiv förorening. Vissa föroreningskällor är uranminor, medicinsk verksamhet och radonproduktion..

Denna typ av miljöföroreningar har allvarliga konsekvenser för miljön och människorna. Ekosystemens trofiska kedjor påverkas och människor kan få allvarliga hälsoproblem som orsakar deras död.

Den främsta lösningen för radioaktiv förorening är förebyggande. Säkerhetsprotokoll måste finnas för hantering och lagring av radioaktivt avfall samt nödvändig utrustning.

Bland de platser med stora problem med radioaktiv förorening har vi Hiroshima och Nagasaki (1945), Fukushima (2011) och Tjernobyl i Ukraina (1986). I alla fall har effekterna på exponerade människors hälsa varit allvarliga och orsakat många dödsfall.

Artikelindex

  • 1 Typer av strålning
    • 1.1 Alfastrålning
    • 1.2 Betastrålning
    • 1.3 Gamma-strålning
  • 2 Typer av radioaktiv förorening
    • 2.1 Naturligt
    • 2.2 Konstgjord
  • 3 orsaker
    • 3.1 Kärnkraftsprov
    • 3.2 Kärnkraftgeneratorer (kärnreaktorer)
    • 3.3 Radiologiska olyckor
    • 3.4 Uranbrytning
    • 3.5 Medicinsk verksamhet
    • 3.6 Radioaktiva material i naturen
  • 4 Konsekvenser
    • 4.1 Om miljön
    • 4.2 Om människor
  • 5 Förebyggande
    • 5.1 Radioaktivt avfall
    • 5.2 Kärnkraftverk
    • 5.3 Skydd för personal som arbetar med radioaktiva ämnen
  • 6 Behandling
  • 7 Exempel på platser som är förorenade med radioaktivitet
    • 7.1 Hiroshima och Nagasaki (Japan)
    • 7.2 Tjernobyl (Ukraina)
    • 7.3 Fukushima Daiichi (Japan)
  • 8 Referenser

Typer av strålning

Radioaktivitet är fenomenet genom vilket vissa kroppar avger energi i form av partiklar (korpuskulär strålning) eller elektromagnetiska vågor. Detta produceras av så kallade radioisotoper.

Radioisotoper är atomer av samma element som har en instabil kärna och tenderar att sönderfalla tills de når en stabil struktur. När de sönderfaller avger atomer energi och partiklar som är radioaktiva.

Radioaktiv strålning kallas också jonisering, eftersom den kan orsaka jonisering (förlust av elektroner) av atomer och molekyler. Dessa strålningar kan vara av tre typer:

Alpha-strålning

Partiklar avges från joniserade heliumkärnor som kan färdas mycket korta sträckor. Dessa partiklarnas penetrationsförmåga är liten så att de kan stoppas av ett pappersark.

Betastrålning

Elektroner som har hög energi släpps ut på grund av förfallet av protoner och neutroner. Denna typ av strålning kan röra sig flera meter och kan stoppas av glas, aluminium eller träplattor..

Gammastrålning

Det är en typ av elektromagnetisk strålning med hög energi, som härrör från en atomkärna. Kärnan går från ett upphetsat tillstånd till ett lägre energitillstånd och elektromagnetisk strålning frigörs.

Gamma-strålning har en hög genomträngande kraft och kan gå hundratals meter. För att stoppa det krävs plattor med flera centimeter bly eller upp till 1 meter betong.

Typer av radioaktiv förorening

Radioaktiv förorening kan definieras som införlivande av oönskade radioaktiva element i miljön. Radioisotoper kan finnas i vatten, luft, land eller levande saker.

Beroende på radioaktivitetens ursprung är radioaktiv förorening av två typer:

naturlig

Denna typ av förorening kommer från radioaktiva ämnen som förekommer i naturen. Naturlig radioaktivitet härstammar från kosmiska strålar eller jordskorpan.

Kosmisk strålning består av högenergipartiklar som kommer från yttre rymden. Dessa partiklar produceras när supernovaexplosioner inträffar, i stjärnor och i solen..

När radioaktiva element når jorden avböjs de av planetens elektromagnetiska fält. Men vid polerna är skyddet inte särskilt effektivt och de kan komma ut i atmosfären..

En annan källa till naturlig radioaktivitet är de radioisotoper som finns i jordskorpan. Dessa radioaktiva element är ansvariga för att upprätthålla den inre värmen på planeten.

De viktigaste radioaktiva elementen i jordens mantel är uran, torium och kalium. Jorden har förlorat element med korta radioaktiva perioder, men andra har miljarder år. Bland de senare sticker uran ut235, uran238, thorium232 och kalium40.

Uran235, uran238 och thorium232 de bildar tre radioaktiva kärnor som finns i dammet som kommer från stjärnorna. Dessa radioaktiva grupper vid upplösning ger upphov till andra element med kortare halveringstid.

Från förfallet av uran238 radium bildas och från denna radon (gasformigt radioaktivt element). Radon är den viktigaste källan till naturlig radioaktiv förorening.

Artificiell

Denna förorening produceras av mänskliga aktiviteter, såsom medicin, gruvdrift, industri, kärnkraftsprovning och kraftproduktion..

Under 1895 upptäckte den tyska fysikern Roëntgen av misstag artificiell strålning. Forskaren fann att röntgenstrålarna var elektromagnetiska vågor som härstammar från kollisionen mellan elektroner inuti ett vakuumrör..

Konstgjorda radioisotoper produceras i laboratoriet genom förekomsten av kärnreaktioner. År 1919 framställdes den första artificiella radioaktiva isotopen från väte.

Konstgjorda radioaktiva isotoper produceras från neutronbombardemang av olika atomer. Dessa, genom att tränga in i kärnorna, lyckas destabilisera dem och ladda dem med energi..

Konstgjord radioaktivitet har många tillämpningar inom olika områden som medicin, industriell och militär verksamhet. I många fall släpps dessa radioaktiva element felaktigt ut i miljön och orsakar allvarliga kontamineringsproblem..

Orsaker

Radioaktiv förorening kan komma från olika källor, vanligtvis på grund av fel hantering av radioaktiva ämnen. Några av de vanligaste orsakerna nämns nedan.

Kärnprov

Kärnkraftverk i Pennsylvania, USA. Källa: Se sidan för författare [Public domain] Centers for Disease Control and Prevention's Public Health

Det hänvisar till detonationen av olika experimentella kärnvapen, främst för utveckling av militära vapen. Kärnexplosioner har också genomförts för att gräva brunnar, utvinna bränsle eller bygga en viss infrastruktur.

Kärnprov kan vara atmosfäriska (inom jordens atmosfär), stratosfäriska (utanför planetens atmosfär), under vattnet och underjordiska. De atmosfäriska är mest förorenande, eftersom de producerar en stor mängd radioaktivt regn som sprids över flera kilometer.

Radioaktiva partiklar kan förorena vattenkällor och nå marken. Denna radioaktivitet kan nå olika trofiska nivåer genom livsmedelskedjor och påverka grödor och därmed nå människor.

En av de viktigaste formerna av indirekt radioaktiv förorening är genom mjölk, varför det kan påverka barn..

Sedan 1945 har cirka 2000 kärnvapenförsök genomförts över hela världen. I det speciella fallet i Sydamerika har radioaktivt nedfall huvudsakligen drabbat Peru och Chile.

Kärnkraftgeneratorer (kärnreaktorer)

Många länder använder för närvarande kärnreaktorer som en energikälla. Dessa reaktorer producerar kontrollerade kärnkedjereaktioner, vanligtvis genom kärnklyvning (bristning av en atomkärna).

Föroreningar sker främst på grund av läckage av radioaktiva element från kärnkraftverk. Sedan mitten av 1940-talet har det funnits miljöproblem i samband med kärnkraftverk..

När läckage uppstår i kärnreaktorer kan dessa föroreningar röra sig hundratals kilometer genom luften och orsaka förorening av vatten, mark och matkällor som har påverkat närliggande samhällen..

Radiologiska olyckor

De förekommer vanligtvis i samband med industriell verksamhet på grund av felaktig hantering av radioaktiva ämnen. I vissa fall hanterar inte operatören utrustningen ordentligt och läckage till miljön kan genereras..

Joniserande strålning kan genereras och orsaka skador på industriarbetare, utrustning eller släppas ut i atmosfären.

Uranbrytning

Uran är ett element som finns i naturliga avlagringar i olika delar av planeten. Detta material används ofta som råvara för att producera energi i kärnkraftverk..

När dessa uranavlagringar utnyttjas genereras radioaktiva restelement. Avfallsmaterialen som produceras släpps ut till ytan där de ackumuleras och kan spridas av vind eller regn..

Det avfall som produceras genererar en stor mängd gammastrålning, vilket är mycket skadligt för levande varelser. På samma sätt produceras höga nivåer av radon och förorening av vattenkällor vid grundvattenbordet kan ske genom urlakning..

Radon är den främsta föroreningskällan för arbetare i dessa gruvor. Denna radioaktiva gas kan lätt inhaleras och invadera luftvägarna och orsaka lungcancer..

Medicinsk verksamhet

I de olika tillämpningarna av kärnmedicin produceras radioaktiva isotoper som sedan måste kasseras. Laboratoriematerial och avloppsvatten är vanligtvis förorenade med radioaktiva ämnen.

På samma sätt kan radioterapiutrustning generera radioaktiv kontaminering till såväl operatörer som patienter.

Radioaktiva material i naturen

Radioaktiva material i naturen (NORM) finns normalt i miljön. De producerar vanligtvis inte radioaktiv förorening, men olika mänskliga aktiviteter tenderar att koncentrera dem och de blir ett problem.

Några koncentrationskällor av NORM-material är förbränning av mineralkol, petroleumbaserade bränslen och produktion av gödselmedel..

Kaliumackumulering kan förekomma i avfallsförbränningsområden och i olika fasta avfall.40 och radon226. I områden där kol är huvudbränslet finns dessa radioisotoper också..

Fosfatsten som används som gödningsmedel innehåller höga nivåer av uran och torium, medan radon och bly ackumuleras i oljeindustrin..

Konsekvenser

Om miljön

Vattenkällor kan förorenas med radioaktiva isotoper, vilket påverkar olika vattenekosystem. På samma sätt konsumeras dessa förorenade vatten av olika organismer som påverkas.

När markföroreningar inträffar förarmas de, förlorar sin fertilitet och kan inte användas i jordbruksverksamhet. Dessutom påverkar radioaktiv förorening livsmedelskedjor i ekosystem.

Således är växter förorenade med radioisotoper genom jorden och dessa passerar till växtätare. Dessa djur kan genomgå mutationer eller dö som ett resultat av radioaktivitet.

Rovdjur påverkas av minskad tillgång på mat eller av att de förorenas av konsumtion av djur lastade med radioisotoper.

Om människor

Joniserande strålning kan orsaka dödlig skada på människor. Detta inträffar eftersom radioaktiva isotoper skadar strukturen i DNA som utgör celler..

Radiolys (sönderdelning genom strålning) förekommer i celler både i DNA och i vattnet i dem. Detta resulterar i celldöd eller förekomst av mutationer..

Mutationer kan orsaka olika genetiska avvikelser som kan leda till ärftliga defekter eller sjukdomar. Bland de vanligaste sjukdomarna är cancer, särskilt i sköldkörteln eftersom den fixerar jod.

På samma sätt kan benmärgen påverkas, vilket orsakar olika typer av anemi och till och med leukemi. Immunsystemet kan också försvagas, vilket gör det mer känsligt för bakterie- och virusinfektioner..

Bland andra konsekvenser är infertilitet och missbildning hos foster hos mödrar som utsätts för radioaktivitet. Barn kan ha inlärnings- och tillväxtproblem såväl som små hjärnor.

Ibland kan skadan orsaka celldöd, vilket påverkar vävnader och organ. Om vitala organ påverkas kan döden bli resultatet.

Förebyggande

Radioaktiv förorening är mycket svår att kontrollera när den inträffar. Det är därför ansträngningarna bör fokusera på förebyggande.

Radioaktivt avfall

Lagring av radioaktivt avfall. Källa: D5481026 [CC BY-SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)]

Hantering av radioaktivt avfall är en av de viktigaste formerna för förebyggande. Dessa måste ordnas enligt säkerhetsbestämmelser för att undvika kontamination av personer som hanterar dem..

Radioaktivt avfall bör separeras från andra material och försöka minska volymen för att lättare kunna hanteras. I vissa fall behandlas dessa avfall för att omvandla dem till mer manipulerbara fasta former..

Därefter måste radioaktivt avfall placeras i lämpliga behållare för att undvika förorening av miljön..

Behållarna lagras på isolerade platser med säkerhetsprotokoll eller de kan också begravas djupt i havet.

Kärnkraftverk

En av de viktigaste källorna till radioaktiv förorening är kärnkraftverk. Därför rekommenderas att de byggs minst 300 km från stadens centrum..

Det är också viktigt att kärnkraftverkets anställda är tillräckligt utbildade för att använda utrustning och undvika olyckor. På samma sätt rekommenderas att befolkningen nära dessa anläggningar är medvetna om de möjliga riskerna och sätten att agera i händelse av en kärnkraftsolycka..

Skydd för personal som arbetar med radioaktiva ämnen

Det mest effektiva förebyggandet mot radioaktiv förorening är att personalen är utbildad och har tillräckligt skydd. Det bör vara möjligt att minska människors exponering för radioaktivitet.

Anläggningarna måste vara ordentligt konstruerade för att undvika porer och sprickor där radioisotoper kan ackumuleras. Bra ventilationssystem måste finnas på plats med filter som förhindrar avfall från att komma ut i miljön..

Anställda måste ha tillräckligt skydd såsom skärmar och skyddskläder. Dessutom ska kläder och utrustning som används regelbundet dekontamineras..

Behandling

Det finns några steg som kan vidtas för att lindra symtomen på radioaktiv förorening. Dessa inkluderar blodtransfusioner, förbättring av immunsystemet eller benmärgstransplantation..

Dessa behandlingar är emellertid palliativa eftersom det är mycket svårt att ta bort radioaktivitet från människokroppen. Emellertid utförs för närvarande behandlingar med chelaterande molekyler som kan isolera radioisotoper i kroppen..

Kelatatorer (giftfria molekyler) binder till radioaktiva isotoper för att bilda stabila komplex som kan elimineras från kroppen. Chelatorer har syntetiserats som kan eliminera upp till 80% av föroreningarna.

Exempel på platser förorenade med radioaktivitet

Eftersom kärnenergi har använts i olika mänskliga aktiviteter har olika olyckor på grund av radioaktivitet inträffat. För att drabbade människor ska veta hur allvarliga dessa är, har en skala av kärnkraftsolyckor fastställts.

International Nuclear Accident Scale (INES) föreslogs av Internationella atomenergiorganisationen 1990. INES har en skala från 1 till 7, där 7 indikerar en allvarlig olycka..

Exempel på allvarligare radioaktiv förorening listas nedan.

Hiroshima och Nagasaki (Japan)

Kärnbomber började utvecklas på 1940-talet, baserat på Albert Einsteins studier. Dessa kärnvapen användes av USA under andra världskriget.

Den 6 augusti 1945 exploderade en uranberikad bomb över staden Hiroshima. Detta genererade en värmebölja på cirka 300 000 ° C och en stor burst av gammastrålning..

Därefter kom det radioaktiva regn som sprids av vinden och tog föroreningarna längre bort. Cirka 100 000 människor dog av explosionen och 10 000 fler dog av effekterna av radioaktivitet de följande åren..

Den 9 augusti 1945 exploderade en andra kärnbomb i staden Nagasaki. Denna andra bomb var berikad med plutonium och var kraftfullare än Hiroshima..

I båda städerna hade de överlevande efter explosionen många hälsoproblem. Således ökade risken för cancer i befolkningen med 44% mellan 1958 och 1998.

För närvarande finns det fortfarande konsekvenser av den radioaktiva föroreningen av dessa bomber. Man anser att mer än 100 000 människor som drabbas av strålning lever, inklusive de som var i livmodern.

I denna population finns höga frekvenser av leukemi, sarkom, karcinom och glaukom. En grupp barn som utsattes för strålning i livmodern presenterade kromosomavvikelser.

Tjernobyl (Ukraina)

Det anses vara en av de allvarligaste kärnkraftsolyckorna i historien. Det hände den 26 april 1986 i ett kärnkraftverk och ligger på nivå 7 i INES.

Arbetarna genomförde ett test som simulerade ett strömavbrott och en av reaktorerna överhettades. Detta orsakade vätgasexplosionen inuti reaktorn och mer än 200 ton radioaktivt material kastades i atmosfären..

Under explosionen dog mer än 30 personer och det radioaktiva nedfallet spred sig i flera kilometer. Man anser att mer än 100 000 människor dog som ett resultat av radioaktivitet.

Incidensen av olika typer av cancer ökade med 40% i drabbade områden i Vitryssland och Ukraina. En av de vanligaste typerna av cancer är sköldkörtelcancer såväl som leukemi.

Tillstånd associerade med andnings- och matsmältningssystemet har också observerats på grund av exponering för radioaktivitet. För barn som var i livmodern hade mer än 40% immunologiska brister.

Det har också förekommit genetiska avvikelser, en ökning av sjukdomar i reproduktions- och urinvägarna, såväl som för tidigt åldrande..

Fukushima Daiichi (Japan)

Fukushima kärnkraftverk, Japan. Källa: Digital Globe [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)]

Denna olycka var resultatet av en jordbävning med styrka 9 som drabbade Japan den 11 mars 2011. Därefter inträffade en tsunami som inaktiverade kyl- och elsystemen för tre av reaktorerna vid kärnkraftverket i Fukushima..

Flera explosioner och bränder inträffade i reaktorerna och strålningsläckage genererades. Denna olycka klassificerades ursprungligen som nivå 4, men på grund av dess konsekvenser höjdes den senare till nivå 7.

Det mesta av den radioaktiva föroreningen gick i vattnet, främst havet. För närvarande finns det stora lagringstankar för förorenat vatten i denna anläggning..

Dessa förorenade vatten anses vara en risk för Stilla havets ekosystem. En av de mest problematiska radioisotoperna är cesium, som lätt rör sig i vatten och kan ackumuleras i ryggradslösa djur..

Explosionen orsakade inte direkta strålningsdödsfall och nivåerna av exponering för radioaktivitet var lägre än de för Tjernobyl. Vissa arbetare hade dock DNA-förändringar några dagar efter olyckan.

På liknande sätt har genetiska förändringar upptäckts i vissa populationer av djur som utsätts för strålning.

Referenser

  1. Greenpeace International (2006) Tjernobylkatastrofen, konsekvenser för människors hälsa. Sammanfattning. 20 s.
  2. Hazra G (2018) Radioaktiv förorening: en översikt. Det helhetssyn på miljön 8: 48-65.
  3. Pérez B (2015) Studie av miljöföroreningar på grund av naturliga radioaktiva ämnen. Examensarbete för att kvalificera sig till kandidatexamen i fysik. Fakulteten för naturvetenskap och teknik, Pontificia Universidad Católica del Perú. Lima, Peru. 80 s
  4. Osores J (2008) Miljöradioaktiv förorening i neotropika. Biolog 6: 155-165.
  5. Siegel och Bryan (2003) Miljögeokemi av radioaktiv förorening. Sandia National Laboratories, Albuquerque, USA. 115 s.
  6. Ulrich K (2015) Effekterna av Fukushima, nedgången inom kärnkraftsindustrin ökar. Greenpeace-rapport. 21 s.

Ingen har kommenterat den här artikeln än.