Радіоактивне забруднення грунтів і його наслідки

Активна діяльність людини дуже часто несприятливо позначається на навколишньому світі живої і неживої природи. Бурхливий розвиток промисловості, інтенсивний розвиток сільського господарства, труднощі утилізації відходів - все це серйозно загрожує екології планети. З розвитком атомної енергетики та удосконаленням ядерної зброї виникла ще одна проблема - радіоактивне забруднення грунтів, водойм, атмосфери.

Визначення проблеми

Радіоактивне забруднення грунту - це перевищення в ній концентрації радіонуклідів над показниками гранично допустимої норми внаслідок антропогенної діяльності.

Забруднені території характеризуються значним перевищенням доз зовнішнього і внутрішнього опромінення. Для позначення норми іонізуючого вилікування Міжнародної Комісією Радіаційної захисту (МКРЗ) було введено середньорічну дозу радіації, яка для грунтів і гірських порід складає 0,25-0,5 мікрозівертів на рік (мЗв / г). Цей норматив визначає безпечне для здоров`я людини кількість радіації і у багато разів нижче величини, яка може призвести до загибелі живого організму протягом подальших 30 днів.

Причини

Як відбувається радіоактивне забруднення грунтів? Джерела забруднення - це дві групи радіонуклідів:

• техногенние;
• природні.

Відомо, що в грунті містяться природні радіонукліди. Але їх концентрація значно збільшується внаслідок видобутку, складування природної сировини, переробки, внесення добрив, їх виробництва, спалювання вугілля, використання золи в якості підгодівлі рослинам або для виготовлення будівельних матеріалів і т.д.

За рахунок стрімкого виробництва та використання добрив з кожним роком зростає кількість радіоактивно забруднених грунтів. Наприклад, недостатньо вивчено питання підвищення концентрації в грунті радіонуклідів через використання калійних і фосфорних добрив.

Штучні радіонукліди масово потрапляють в компоненти біосфери планети через ядерних вибухів.

Таким чином, основними причинами, що викликають радіоактивне забруднення ґрунтового покриву, є:

• інтенсивне освоєння земель сільськогосподарського призначення;
• важка промисловість;
• розробка родовищ природних іскопаемих;
• захоронення радіоактивних відходів;
• викиди радіації АЕС;
• випробування ядерної зброї.

Радіоактивне забруднення грунтів: наслідки зараження

Існує безліч негативних наслідків забруднення грунту:

• безпосереднє негативний вплив радіоактивних речовин на тварин, рослинність і людини;
• значне обмеження можливості використовувати грунтові ресурси в сільськогосподарських цілях. Адже вся продукція, яку отримують з такої земельної ділянки, має перевищують норму рівня концентрації радіоактивних речовин внаслідок забруднення відкритих водойм і ґрунтових вод, куди з грунту вимиваються шкідливі сполуки. Сильне забруднення може призвести до неможливості використовувати прісну воду не тільки для пиття і приготування їжі, а й на випоювання худобі або полив сільськогосподарських угідь.

Багато вчених стверджують, що ураження радіаційними речовинами навколишнього середовища призводять до повної загибелі біогеоціонозов і популяцій. Це відбувається при високому рівні забруднення. Такі ділянки фіксуються в основному поблизу місць, на яких стався викид радіації і, як наслідок, радіоактивне забруднення ґрунту. Чорнобиль - зона відчуження після аварії на ЧАЕС. Тоді сотні гектарів отримали найсильнішу дозу радіації, в результаті чого були повністю виведені з життєдіяльності людини.

Глибинні процеси

Грунтовий поглинаючий комплекс сортує радіоактивні речовини. Крім того, він їх зберігає протягом тривалого часу.

Радіонукліди в грунті характеризуються:

• властивостями хімічно активних ізотопов;
• властивостями і складом самої почви;
• властивостями радіонуклідів у випаденіях;
• кліматичними показателямі;
• особливостями ландшафту.

Радіонукліди на поверхню грунту надходять у складі аерозолів, мінералів, часток палива і т.д. Максимальна частина їх розчинних фракцій у складі глобальних випадінь становить 30-90%. Найбільший цей показник у цезію і стронцію. Як поведуть себе радіонукліди в майбутньому - ніхто не знає. Динамічна рівновага наростає в міру зниження розчинності їх випадінь. Внесення в грунт розчинних органічних речовин і спеціальне підкислення середовища впливає на підвищення міграції радіонуклідів, що використовується з метою її очищення.

Рухливість радіаційного забруднення залежить від:

• мінералогічного складу;
• наявності в грунті геохімічних барьеров;
• гранулометричного складу;
• властивості гумуса;
• реакції середовища.

Горизонтальне перерозподіл радіонуклідів

Для прогнозування можливих наслідків радіоактивного забруднення грунту дуже важливо знати особливості міграції радіонуклідів.

Перерозподіл радіонуклідів у грунті відбувається в горизонтальному і у вертикальному напрямках природним шляхом і з причин антропогенної діяльності.

Горизонтальна міграція відбувається внаслідок:

• еолового перенесення (назва походить від імені бога вітрів Еола) ;
• розливу паводкових вод, що є причиною більш інтенсивного забруднення низин і заболочених местностей;
• життєдіяльності тварин (дощових черв`яків, диких кабанів, кротів та інших "роющих") ;
• руху транспорту;
• заготовки зелених кормів на забруднених лугах;
• лісові пожежі, які є дуже потужним фактором переносу ізотопів.

Мінімальна горизонтальна міграція спостерігається в лісових ценозах, а максимальна - в агроценозах з легкими грунтами. Горизонтальне перерозподіл, з одного боку, знижує рівень забруднення грунтів радіоактивними нуклідами, з іншого - розширює ареал їх розповсюдження.

Вертикальна міграція

Що стосується вертикального перерозподілу, то у всіх видах грунтів воно відбувається повільно. Лінійна швидкість цього процесу складає від десятих часток до двох сантиметрів на рік. Грунт в даному випадку виконує роль біогеохімічного бар`єру. Дослідження, проведені в Чорнобильській зоні, показали, що основна частина радіонуклідів протягом тривалого часу залишається в межах верхнього шару грунту (близько 10 см). А в лісовій частині цієї зони радіоактивні речовини накопичилися в підстилці (листі, хвої) і нижньому шарі ґрунту (близько 1-2 см).

Вертикальна міграція радіонуклідів залежить від таких факторів:

• виверження вулканов;
• дощі, перенесення вологи стоком і іспареніямі;
• перенос кореневими системами рослин;
• діяльність людини - оранка, іригація.

Найбільш забруднені території на планеті

На планеті існують сотні радіоактивно забруднених територій. Серйозну небезпеку становить територія Хенфорда в штаті Вашингтон, США. Тут в середині минулого століття був побудований гігантський комплекс, який займався першими у світі ядерними розробками. В результаті його діяльності забруднена площа в 518 кв. км.

Грунту в Сомалі використовувалися для незаконного поховання ядерних відходів. Семіпалатнскій полігон в Казахстані, де проводилися ядерні випробування, є однією з найбільш радіаційно небезпечних територій у світі. У місті Майлуу-Суу, Киргизстан, була налагоджена видобуток урану у всесоюзному масштабі, що призвело до надзвичайно високої концентрації радіоактивних ізотопів в окрузі рудників.

Всім відома Чорнобильська зона - мертва зона, де на багато сотень кілометрів сталося радіоактивне забруднення грунтів. ЧАЕС - не єдина в світі атомна станція, де сталася ядерна катастрофа світового масштабу. Подібне трапилося в Фукусімі, Японія. Тут землетрус і цунамі в березні 2011 року викликало аварію на АЕС, в результаті якої постраждала величезна територія.

Промисловий комплекс "Маяк" в Росії в секретному місті "Челябінськ-40" біля міста Коштом постраждав від аварії в 1957 році. Її наслідками стало радіаційне забруднення 25 тисяч гектар орних земель. Подібна катастрофічна ситуація склалася навколо ВАТ Сибірський хімічний комбінат в Томській області, Росія.

Особливості використання забруднених територій

У грунті в основному накопичуються радіонукліди з тривалим періодом розпаду: прометий-147, Церро-144, цезій-137, рутеній-106 і 103, стронцій-90. Найнебезпечнішим для живих організмів є стронцій-90. Тому на полях, заражених радіацією, проводять агрохімічні, агротехнічні та інші заходи, які здатні зменшити перехід небезпечних сполук з грунту в рослини. З цією метою також зрізають верхній шар грунту з подальшим похованням.

Ефективним заходом є і посів рослин деяких сортів і видів, які характеризуються мінімальним рівнем накопичення радіонуклідів. Всім відомо, що в тваринництві для відгодівлі слід використовувати тільки чисті корми. Використовують також спеціальні добавки сорбентів, які пригнічують перехід радіоактивних речовин до складу молока.

Меліоративні роботи спрямовані на зниження надходження радіонуклідів в рослини. Для цього вносять сорбенти в грунт, такі як: вермикуліт, цеоліт, мінеральні та органічні добавки, вапно. У землеробстві зниження накопичення в рослині радіонуклідів відбувається за допомогою агротехнічних прийомів. Проводять плантажну оранку, з оборотом пласта. Така техніка обробки грунту призводить до поглиблення радіоактивного забруднення. Завдяки цьому накопичення речовин в рослинах знижується в 24 рази. У сільському господарстві слід змінити структуру сівозміни. Краще почати вирощувати технічні культури, які не використовуються в їжі.

Альтернативним методом використання забрудненої території є скасування будь-якого специфічного впливу. Наприклад, можна створювати спеціальні заповідники. При вираженому радіаційному фоні на місці зараження висаджують ліс, переважно сосновий.

Охоронні заходи

Охоронні заходи на територіях, де є радіаційне забруднення грунту, направляються на зниження негативного впливу радіації. Проводяться такі дії:

• розробка стратегії використання продукції та території на державному або міжнародному рівні в залежності від масштабів забруднення та потенційного ризику зараження оточуючих площадей;
• меліоративні, агротехнічні мери;
• хімічне обеззаражіваніе;
• використання сорбентов;
• обмеження діяльності людини;
• інформування населення про можливу небезпеки;
• обмеження вивезення будь-якої продукції з небезпечної території.

Період дії цих обмежень залежить в першу чергу від щільності забруднення. Крім того, звертають увагу на експозиційну дозу радіації. Цей термін може тривати від декількох тижнів до багатьох десятиліть. Таким чином екологи знижують радіоактивне забруднення грунтів і його наслідки.