Оценка радиационного фона на территории города Вологда

Размещено на http://www.allbest.ru/



Содержание

Введение

1. Источники радиации природного и техногенного происхождения

2. Материалы и методы исследования

2.1 Материалы исследования

2.2 Методы исследования и объем выполненных работ

3. Радиационная безопасность в экологии

3.1 Глобальные экологические проблемы

3.2 Экологические проблемы атомной энергетики

3.3 Загрязнения окружающей среды радиоактивными отходами

3.4 Экологические последствия испытаний и применения оружия

4. Последствия радиации и оценка радиационного фона на территории города Вологда

4.1 Предельно допустимая доза облучения и мощность радиации

4.2 Основные характеристики ионизирующих излучений

4.3 Радиационный фон в городе

Заключение

Список использованных источников

Введение

Радиация - глобальная опасность для окружающей среды. Она опасна и тем, что ее невозможно увидеть или почувствовать. За последние 100 лет произошло несколько глобальных экологических катастроф радиационного характера. Радиационное облако Чернобыльской аварии, засекреченные аварии на территории бывшей СССР, захоронение ядерных отходов, состоящих в соседстве с Вологодской областью, залегания радиоактивных отходов - это то, что ухудшает окружающую среду и биосферу. Радиация на Земле была во все времена, но сейчас с развитием технической эволюции и человечества она используется как никогда много: на электростанциях, гидроэлектростанциях, в медицине, в промышленности, в энергетике, и также внедряют новые источники радиации. Радиационный источник имеет разные степени происхождения как естественный (космическое излучение и рассеянное) так и техногенный, который с каждый годом увеличивает свои объёмы, земная радиация - излучение элементов, выходящих из земной коры, чаще всего радона. В городе Вологда самую большую дозу облучение вносят природные источники ионизирующего излучения (около 90%). Также существует природное ионизирующее излучение пищи и питьевой воды.

С каждым годом общественность всё больше интересуют вопросы радиационного фона и как он меняет экологическую обстановку. С этой целью создаются международные организации, которые занимаются проблемами радиации. Такие как: МКРЗ - международная комиссия по радиационной защите, НКДАР - основанная в рамках ООН Научный комитет по действию ядерной радиации, МАГАТЕ - международное агентство по ядерной энергии. Эти организации занимаются разрабатыванию нормативов и Гостов, Сан Пинов в области радиационной безопасности, разработка норм безопасности населения [7]. радиация экология безопасность

Открытие радиации и естественной радиоактивности открыл французский учёный Беккерель в 1896 году. Физик случайно выявил, что руда (урановая) засвечивает фотоплёнку, которая была упакована в чёрную бумагу, но никто не смог объяснить данное явление. И первоначально такое неизвестное излучение назвали икс-лучами. Позже выяснилось, что икс-лучи испускают некоторые элементы таблицы Менделеева, такие как уран и его соединения. Далее работу по вопросу неизвестных лучей стали заниматься Пьер Кюри и Мария Склодовская - Кюри. Они выявили два вещества, которые испускают лучи - это полодий и радий. О которых ещё никто не знал [3].

С каждым годом растёт ещё один фактор увеличения дозы поглощённой населением на территории города - это прохождение рентгенологических и компьютерно-томографических процедур, которые пользуются популярностью методом диагностики выявлений заболеваний [8].

Актуальность данной темы заключается в ежегодном развитии технического прогресса и внедрении радиации в этот процесс и в особенностях радиационного фона и его способностях накапливаться в почве, воде и воздухе и оценке этого явления в городе Вологда.

Цель исследования - оценить радиационный фон в городе Вологда за последние несколько лет.

Для достижения поставленной цели было необходимо решить следующие задачи:

ь выявить динамику радиационного фона в городе и её обстановке

ь сравнить с предельно допустимым фоном

ь дать сравнительный анализ с другими городами России

ь провести работу по источникам радиационного фона

ь сделать заключение, носящее в себе информацию по оценке радиационного фона в городе Вологда.

1. Источники радиации природного и техногенного происхождения

С момента открытия явления радиоактивности в 19 веке стали проявляться негативные для всего живого радиоактивное излучение. Первой же жертвой радиации стала сама учёный Мария Склодовская-Кюри. Уже в 20 веке установили, что радиоактивное излучение, как естественное, так и техногенное оказывает огромную мутагенную нагрузку на все живые клетки в организме, и в сотни раз ускоряет развитие различного рода заболеваний. Особенностью действия на живые клетки организма радиация проявляется в том, что любые малые дозы облучения суммируются в организме, воздействуют на потомство и носят лучевую нагрузку на них, каждый орган человека имеет разную чувствительность к лучевой нагрузке и как следствие лучевой болезни. Например, самой большей чувствительностью к радиоактивному излучению является эндокринная и пищеварительная системы. Но каждый организм индивидуален, и невозможно с точностью предугадать как он будет реагировать на излучение, лишь известно, что всегда негативно [20].

Радиационное излучение может являться катализатором раковых процессов в организме даже в малых дозах и при отсутствии наследственной предрасположенности. Сложностью выявления рака на ранних стадиях служит то, что болезнь может развиваться годами и никак себя не выдавать. В городе по данным взятым из онкологического диспансера самая большая доза по раковым заболеваниям у женщин - это молочная железа, а у мужчин - легкие. В редких случаях наступает летальный исход, при единовременном поглощении организмом предельно допустимой дозы излучения. Примером такого может быть Чернобыльская авария, которая унесла жизнь пожарных в первый месяц (по официальным данным 31 человек, в реальности в сотни раз больше). Также ликвидаторы аварии получили большую дозу излучения. В 1957 году в городе Озерск произошла засекреченная авария на территории химического комбината "Маяк", которая выбросила около 20 миллионов Кюри в открытый воздух, что негативно повлияло на экологическую обстановку в районе [3].

Радиационный фон Земли формируется из природных и антропогенных ионизирующих излучений, источниками которых являются не только космические, но и разнообразные земные явления, такие как - ядерные взрывы, выбросы предприятий атомной энергетики, отработанное ядерное топливо и др. Избежать радиоактивного облучения невозможно. Жизнь на нашей планете Земля возникла и развивается в условиях постоянного облучения. Радиационный фон нашей планеты Земля складывается из следующих компонентов: космическое излучение; радиация земного происхождения (излучение от находящихся в земной коре, воздухе и других объектах внешней среды природных радионуклидов; излучение от искусственных (техногенных) радионуклидов [4].

Естественные радиоактивные вещества создают степень как внешнего, так и внутреннего облучения организма. Внутренне облучение осуществляют радионуклиды, находящиеся в теле человека. Радиоактивные элементы, находящиеся в земной коре и строительных материалах, из которых построены наши дома, излучают лучи, которые безостановочно пронизывают наши тела, таким образом они формируют внешний источник радиации. И в это же время пища содержит редкие радиоактивные элементы в микроскопическом, почти ничтожном количестве, которые поступают внутрь нашего организма и образуют постоянный источник внутреннего облучения. Только совсем недавно специалисты признали факт содержания радиоактивного радона, выделяемого некоторыми строительными материалами во вдыхаемом нами воздухе, который ведет к значительному облучению организма. За счет космического излучения большинство населения получает дозе 35 мбэр в год (1 мбэр = 10-3 бэр). Такую же дозу человек получает от внешних земных источников естественного происхождения. Доза внутреннего облучения от естественных источников составляет в среднем 135 мбэр. Таким образом суммарная доза облучения человека в среднем равна 200 мбэр в год (табл.1.1) [10].

Таблица 1.1 - Виды излучения и их доза, мбэр/год

Виды излучения	мбэр/год
Естественный радиационный фон	200
Стройматериалы	140
Медицинские исследования	140
Бытовые предметы	4
Ядерные испытания	2
Полёты в самолётах	1
Атомная энергетика	1
Телевизоры и мониторы	1
Общая доза	500

В результате деятельности человека в окружающей его среде появились дополнительные источники радиации, такие как естественные радионуклиды, извлекаемые в больших количествах из недр Земли вместе с углем, газом, нефтью, минеральными удобрениями, сырьем для строительных материалов [4].

Космическое излучение.

Каждую секунду в направлении земной поверхности влетают из космоса заряженные релятивистские (т.е. движущиеся со скоростями, близкими к скорости света) частицы. Именно эти частицы и носят название космических лучей. Они были открыты в 1912 г. австрийским физиком В. Гессом с помощью ионизационной камеры на воздушном шаре. Эти лучи приходят к Земле со всех направлений межзвёздного пространства, в том числе и от Солнца. Околоземное космическое пространство пронизывают космические лучи двух типов: стационарные и нестационарные. К стационарным космическим лучам относятся потоки частиц из Галактик, которые в основном связаны с грандиозными взрывами звезд, а также радиационные пояса Земли. Нестационарные космические лучи - это лучи солнечного происхождения [12].

Солнечные лучи. Солнечными космическими лучами называют энергичные заряженные частицы - электроны, протоны и ядра, - инжектированные Солнцем в межпланетное пространство. Энергия таких лучей простирается от нескольких кэВ до нескольких ГэВ. Частицы солнечных космических лучей появляются вследствие солнечных вспышек. Они же несут наибольшую радиационную опасность для космонавтов во время космических полётов. Солнечные вспышки предсказать практически невозможно, за исключением того, что они имеют тенденцию к повторяемости через 11 лет. Пики Солнечной активности имели место в 1948, 1959, 1970, 1981 и 1992 годах. Космические лучи главным образом представляют собой протоны широкого энергетического диапазона. В солнечном излучении, падающем на верхнюю рубеж атмосферы, доминируют инфракрасные лучи (55 %), которые не фильтруются атмосферой Земли и нагревают сушу и океан. 40 % - это лучи видимого спектра, приводящие в действие сложную систему фотосинтеза, 5 ультрафиолетовые лучи (УФ - лучи) [7].

Рисунок 1.1 - Виды излучений.

Видимый свет, инфракрасное, ультрафиолетовое, рентгеновское, гамма излучение, излучение в области радиоволн - все эти излучения (рисунок 1.1) имеют одну и туже физическую природу и представляют собой электромагнитные волны [Там же].

Все эти излучения отличаются друг от друга только длиной волны. Именно длина волны определяют энергию, а поэтому - и пробивную способность того или иного излучения, его способность просачиваться сквозь различные вещества. Чем короче длина волны, тем больше, энергия, тем легче излучению проникать через вещество. Например, у длины волны рентгеновских лучей намного меньше чем у видимого света, именно это позволяет им проходить через организм насквозь. В заметной области спектра находится примерно половина всей приходящей к земной поверхности солнечной энергии [Там же].

Ультрафиолетовое излучение солнца в совсем малых дозах благоприятно сказывается на человеке и животных. Это связано, с распадом белков кожного покрова, в результате которого выделятся вещества, обладающие защитным действием. Кроме этого, ультрафиолетовое облучение содействует выработке в организме человека, животных и птиц витамина D3, который регулирует процесс кальциевого обмена. Совсем другое действие оказывает ультрафиолетовое облучение при повышенных дозах, тогда в клетке возникают вещества, блокирующие процессы воспроизводства ДНК и синтеза РНК [8].

Радиация земного происхождения.

Радиация земной коры. Естественные радиоактивные вещества широко распространены в земной коре, в результате чего человек подвергается испускаемому ими гамма излучению. Самая большая концентрация природных радионуклидов, как правило находится в гранитных породах гор. Радиоактивность известняковых и песчаных пород несколько ниже, однако некоторые сланцевые породы очень радиоактивны [15].

В природе есть два заметно весомых радиоактивных элемента - уран-238 и торий-232. Излучение испускают не только они сами, но и их продукты распада. На нашей планете существует пять населенных мест, где существенно увеличен уровень радиации, исходящий из почвы и гор - это Бразилия, Франция, Индия, Египет и остров Ниуэ [18].

Радиобиологи установили, что основным источником естественной радиации почвы и воды являются горные породы - граниты и базальты, причем чем больше в почве содержание глинистых частиц и чернозема, тем выше удельная радиоактивность почвы, в то же время лесные и дерново-подзолистые почвы имеют меньшую радиоактивность. Исследования экологов показали, что по пищевым цепям почва-растения-животные-человек (особенно через молоко, мясо, воду, растительную пищу) в организм поступают радиоактивные вещества, накапливаясь в тканях и органах человека в концентрациях, превышающих их первоначальное содержание в десятки и сотни раз [10].

Радиоактивный газ - радон. Тяжелый радиоактивный газ радон - продукт радиоактивного превращения радия. В рассеянном виде уран, торий, радий присутствует во всех горных породах, в почвах и водах - то есть во всех элементах земной коры [5].

В органах дыхания человека за сутки попадают около 20 миллионов атомов радона, а при высоком радоноснабжении - более миллиарда тяжелых атомов этого разрушающие живую ткань частицы радиоактивного газа [Там же].

В результате распада радона в воздухе образуются короткоживущие радиоактивные изотопы полония, свинца и висмута, которые чаще всего прикрепляются к микроскопическим пылинкам аэрозолям. Поверхность легких человека составляет несколько десятков квадратных метров. Это прекрасный фильтр, осаждающий радиоактивные аэрозоли, которые устилают их. [Там же].

Радон - это абсолютно инертный газ без цвета и запаха, 7,5 раза тяжелее воздуха, точка кипения - 65 С?, растворяется в воде. Радон хорошо растворяется в крови и лимфе, и поэтому его содержание в единице объема человеческого тела достигает примерно 50% от содержания в окружающем воздухе. Радиоактивная доза в легких от дочерних продуктов распада (полония, свинца и висмута) во много раз больше, чем от самого радона [Там же].

Жертвы губительного воздействия радона были известны еще в средние века, хотя о самом радоне тогда ничего знать не могли, так как, этот газ не имеет не запаха, не вкуса, не цвета. Рабочие, добывающие руду в горных областях на юге Германии умирали от загадочной болезни, так называемой "скоротечной чахоткой". Рудники, которые были расположены в Европе, стали в начале века первыми источниками добычи урана и радия. В 1937 году ученый, доктор медицины Людвиг Телеки разобрался в природе возникновения "скоротечной чахотки". Он выяснил, что "скоротечная чахотка", это не что иное, как один из видов рака легких - бронхиальная карцинома и что умирают от нее 50% рабочих, работающих на рудниках [12].

Несколько раз в месяц процент содержания радона в приземной атмосфере вдруг резко увеличивается во много раз. Это настоящие радоновые бури сопровождаются бурями электрическими. Проблема радона тесно связана с комплексом физических процессов на Солнце. Импульсы солнечной активности создают ионизацию и молекулярные изменения в высоких слоях земной атмосферы, которые в свою очередь вызывают геомагнитные бури. Геомагнитные бури имеют 27-дневную повторяемость, что связано с тем, что период обращения солнца вокруг своей оси для земного наблюдателя равен 27 дням [Там же].

Значит, и вариации уровня концентрации радона в приземной атмосфере должны иметь такую же периодичность. Во время геомагнитных бурь концентрация радона в воздушной среде возрастает в 5 - 10 раз. Радон проникает в легкие человека, разносится кровотоком по всему телу, и к тому же имеет способность концентрироваться в некоторых органах человека. Радон чаще скапливается в гипофизе и в коре надпочечников. Кора надпочечников вырабатывает важные гормоны, как адреналин и норадреналин, которые управляют способностью организма справляться с изменяющимися условиями жизни [19].

Так как гравий, глина, песок всегда содержит соединения урана и тория, то и строительные материалы являются источниками радона. Кроме этого радон попадает в дома с почвенным воздухом, который затягивается из грунта вследствие того, что из-за разности давлений внутри и вне здания оно действует как вытяжная труба. Если в доме отсутствует сквозная вытяжка, то дом является прекрасной ловушкой для насыщенного радоном грунтового воздуха. Даже в тех случаях, когда для строительства использовали природные материалы, человек не избавлен полностью от облучения естественной радиоактивностью. Меньше всего она в деревянных домах (до 0,5 мЗв в год), в кирпичных и железобетонных она может быть до 1,5 мЗв в год. Причиной возрастания содержания радона внутри домов могут служить не только строительные материалы, но и грунт под домом. В таких строениях особенно сильное действие радон оказывает на людей, находящихся в подвальных помещениях, и на людей, живущихна первых этажах жилых зданий. Для того, чтобы значительно уменьшить риск заполучить радоновое облучение, необходимо проводить мероприятия по защите - использовать для полов специальные покрытия, тщательно проветривать помещения [Там же].

Часть радона в домах накапливается также из природного газа и воды. Содержание радона в воде зависит от источников водоснабжения, и может колебаться от 0 до 100 млн. Бк/ м 3. При кипячении значительная часть радона улетучивается. Даже радон, поступивший в организм из некипяченой воды быстро выводится из организма, такая сырая вода с радом, не столь вредна и опасна, как радон, попавший в легкие. А ведь распыляя воду в ванной, при помощи душа, мы сами переводим радон из воды в воздух, а затем в легкие. Таким образом вентиляция нам необходима и в ванной и на кухне [13].

Внутреннее облучение.

Под внутренним облучением понимают процесс, при котором источники радиации находятся внутри человеческого организма, попадая туда при вдыхании и приеме пищи, а также через повреждения кожного покрова. Попадание радионуклидов через органы дыхания являются наиболее распространенным способом при взрыве атомных бомб и в случае аварий ядерных реакторов АЭС. В среднем порядка 70% дозы облучения, которую человек получает от естественных источников радиации, поступает в организм с пищей, водой и воздухом. Например, некоторые нуклиды свинца-210, поступают в организм с пищей. Они концентрируются в рыбе и моллюсках. Около 70% радиоактивного полония-210 и свинца-210 от их общего количества в организме человека сосредоточено в скелете. Концентрация полония-210 в легких курящего человека в три раза больше, чем у некурящего [20].

В настоящий момент в ряде стран приняты нормы допустимых концентраций радона (рисунок 1.2) внутри помещений. Например, в Финляндии и Канаде это - 400 Бк/м 3, а в Германии, Великобритании и России это - 200 Бк/м 3,а в Швеции только 100 Бк/м 3. В целом по России средние дозы получения от радона можно увидеть на рисунке 1.3

Рисунок 1.2 - Схема пути проникновения радона в дом.



Рисунок 1.3- Карта-схема средних доз облучения от радона по России (мЗв/год).

В последние десятилетия установлено, что несколько раз в месяц содержание радона в приземной атмосфере вдруг резко увеличивается во много раз. Это настоящие радоновые бури сопровождаются бурями электрическими. Проблема радона тесно связана с комплексом физических процессов на солнце [7].

Из всевозможных способов внутреннего облучения наиболее опасно вдыхание загрязненного воздуха, во-первых, потому что средний человек, потребляет количество воздуха - 20 м 2, во-вторых, радиоактивное вещество, поступающее таким образом в организм человека, исключительно быстро усваивается. Наиболее встречающимися радиоактивными элементами являются калий-40 (40Ка) и радий-226 (226 Ra). При одних и тех же концентрациях радионуклидов внутреннее облучение во много раз более опаснее, нежели внешнее облучение, так как при внутреннем облучении резко увеличивается время облучения тканей организма.

Антропогенная радиоактивность

В наше время естественный радиоактивный фон дополняется антропогенным - обусловленным человеческой деятельностью. Использование энергии атома в медицине, военной технике, науке и бытовых приборах увеличивает дозы радиоактивного облучения как для отдельных людей, так и для всего населения Земли в целом. На его долю приходится всего лишь 3 процента. Основной вклад в антропогенное радиоактивное облучение населения вносят медицинские источники. Человек регулярно обследующий в рентгеновских кабинетах, получает дозу в 200 раз превышающий облучение от атомных электростанций по всей России [14].

Таблица 1 - Основные источники излучения и обусловленные ими эффективные эквивалентные дозы, мЗв/год.

Источники радиации	Среднемировые данные	Россия
	Природные источники
Космические лучи	0,355	0,320
Гамма-излучение Земли	0,410	0,410
Внутреннее облучение	0,355	0,362
Излучение стройматериалов	1,280	1,850
Итого:	2,400	2,942
	Искусственные источники
Рентгенодиагностика	1,000	1,200
Радионуклидная диагностика	0,050	0,050
Испытания ядерного оружия	0,015	0,020
Ядерная энергетика	-	-
Последствия аварии в ЧАЭС	-	0,030
Профессиональное облучение	0,004	0,003
Итого:	1,069	1,283

Как видно из таблицы, наибольший вклад в суммарную дозу (около 70%) и, следовательно, в число ожидаемых последствий вносят природные источники радиации. Доля медицинских источников составляет 29%, а доля всех остальных лишь около 1%. Но не смотря на такое соотношение, общество волнует именно искусственные источники радиации (табл 1.2).

Испытания ядерного оружия. Необходимы нормы безопасности. С 16 июля 1945 года Соединенными Штатами было проведено первое ядерное испытание. Оно произошло в штате Нью-Мексико, на полигоне Аламагордо. Заряд был приблизительно равен 20 килотоннам в тротиловом эквиваленте. Взрыв произвели в 5часов 30 минут. Грибовидное облако поднялось на высоту двенадцати километров всего за пять минут. Свет от взрыва можно было увидеть на расстоянии около 290 километров. Загрязнение находящейся вокруг среды радиацией наблюдалось на расстоянии в 160 километров от эпицентра испытания. С этого момента в мире было испытано 2000 ядерных бомб. Двадцать девятого августа 1949 года первое ядерное испытание провел СССР. В 1963 году все ядерные и многие безъядерные государства подписали Договор об ограничении ядерных испытаний в трёх средах, по которому обязались воздерживаться от ядерных взрывов (рисунок 1.4) в атмосфере, под водой и в космосе. Разрешались только подземные испытания. С тех пор лишь Франция и Китай провели серию атомных испытаний в атмосфере, причем мощность взрывов была существенно меньше, а сами испытания проводились реже

Рисунок 1.4 - Ядерные испытания в мире с 1945 по 2016 годы (последние из них в 1980 году).

В 1996 году был подписан Договор о всеобъемлющем запрещении ядерных испытаний. Страны, подписавшие договор, обязались не возобновлять испытания ядерного оружия [15].



Рисунок 1.5 - Количество испытаний в различных странах с 1945 по 2016 годы

В наши дни внушительным атомным арсеналом обладают много держав (рисунок 1,5), но, к величайшему счастью, в памяти истории человечества есть только два применения атомного оружия против человечества - это бомбардировки (рисунок 1.5) Хиросимы и Нагасаки шестого и девятого августа 1945 года и стали глобальными катастрофами [5].

Вологодская область находится на севере Европейской части России, где тоже имеется, в не такой большой территориальной отдаленности некоторое количество возможных источников радиоактивного загрязнения. Одним из главных источников загрязнения в Архангельской области является испытательный полигон "Северный" на архипелаге Новая Земля, на котором в период между 1955 и 1990 годах было произведено 214 испытаний ядерного оружия, причем 87 из них были произведены в атмосфере, - такие испытания давали наибольшее загрязнения окружающей среды. Максимальная интенсивность испытаний пришлось на 1961-1962 годы [Там же].

Рисунок 1.6 - Самые крупные взрывы с выбросом загрязняющих веществ в окружающую среду

В Северодвинске, недалеко от Архангельска, а также на базах подводных лодок Северного флота на Кольском полуострове (Мурманская область) сосредоточено большое число объектов и предприятий по строительству, обслуживанию и утилизации. Имеется здесь и множество мест выдержки или захоронения радиоактивных отходов. В период между 1971 и 1988 годах на территории Архангельской области (в Мезенском и Вилегодском районах и в Ненецком АО) было выполнено 4 поземных ядерных взрыва в промышленных целях. В соседней Мурманской области, на плато Куэльпорр в Хибинах находится крупный законсервированный объект под условным названием "Днепр", который образовался в результате проведения трех промышленных подземных взрывов в 1972 и в 1984 годах с целью их была разработка месторождения апатитнефелиновой руды. Тем не менее к настоящему времени радиационная обстановка в Архангельской области считается стабильно удовлетворительной [26].

Источники, использующие в медицине. В настоящее время основной вклад в дозу, получаемую человеком от техногенных источником радиации, вносят медицинские процедуры и методы лечения, связанные с применением радиоактивности. Одним из самым распространенных медицинских прибором является рентгеновский аппарат, так же основным способом борьбы с раком является лучевая терапия. Облучение в медицине направлено на исцеление больного. Наиболее распространенным видом облучения, применяющимся в диагностических исследовательских целях, являются рентгеновские лучи. Согласно сведениям по развитым государствам, на каждую 1000 человек приходится от 300 до 900 обследований в год и это, не включая рентгеновских обследований зубов и массовой флюорографии. Со времени открытия рентгеновских лучей самым значительным достижением в разработке методов рентгенодиагностики стала компьютерная томография. Его применение при обследованиях почек позволило уменьшить дозы облучения кожи в пять раз, яичников - в двадцать пять раз, семенников - в пятьдесят раз по сравнению с обычными методами. Таким образом, коллективная эффективная эквивалентная доза для всего населения Земли примерно равна 1 600 000 чел. Зв в год [29].

Профессиональное облучение. Самые большие дозы облучения, источником которого являются объекты атомной индустрии, получают люди, которые на них работают. Профессиональные дозы облучения почти повсеместно являются самыми большими из всех видов доз. Дозы, получаемые рабочими урановых рудников и обогатительных фабрик, составляет в среднем 1 чел/Зв на каждый гигаватт/год электроэнергии. Примерно 90%, приходится на долю рудников. Коллективная эквивалентная доза облучения от заводов, на которых получают ядерное топливо, также составляет 1 чел/Зв га гигаватт в год. Эти цифры представляют собой средние данные. Для ядерных реакторовиндивидуальные различия еще больше. Профессиональные дозы получают не только рабочие предприятий атомной индустрии, но и рабочие обычных промышленных предприятий и медицинский персонал [28].

Последствия аварий на АЭС. Развитие мирной атомной энергетики было омрачено несколькими авариями на АЭС. Самая крупная за всю история мирного атома катастрофа произошла 26 апреля 1986 года на Чернобыльской АЭС. Авария произошла на четвертом энергоблоке электростанции. В процессе проведения экспериментов с реактором произошло два мощных взрыва. Взрыв был вызван перегревом реактора, который сорвал его крышку и высвободил огромное количество радиации в воздух. Последствия аварии на Чернобыльской АЭС были катастрофическими. 27 апреля был эвакуирован город Припять (47 тыс.500 чел.), а в последующие дни - выселение 10-километровой зоны вокруг ЧАЭС. Всего было отселено около 116 тыс. чел. Не прекращаемый пожар продлился 10 дней, за это время суммарный выброс радиоактивных материалов в находящуюся вокруг среду составил 14 эксабеккерелей (порядка 380 млн. кюри). Радиоактивному загрязнению подверглось более 200 тыс. кв. км., из них 70% на территории Украины, Белоруссии и России. Радиоактивные осадки выпали в Ленинградской области, Мордовии, Чувашии, впоследствии загрязнение было отмечено в арктических областях СССР, Норвегии, Финляндии и Швеции и во многих других странах [12].

В Чернобыле произошел беспрецедентно большой выброс радионуклидов в атмосферу, в окружающую среду выпало около 7,4 тонн радиоактивного вещества. В первые недели основную опасность для населения представляло гамма-излучение и наличие изотопа йода-131 в атмосфере [26].

Наиболее опасным для человека в первое время, особенно для детей, было поступление в организм йода-131 с молоком и через органы дыхания. Повышенные уровни радиоактивного йода в молоке наблюдались и в некоторых регионах Европы, где молочные стада содержались вне помещений. Изотоп плутоний-239 представляет только при ингаляционном поступлении. При отсутствовать находящейся вокруг среде чернобыльский плутоний будет бесконечно длительное время (период полураспада плутония-239 составляет 24,4 тыс. лет). Его присутствие в пищевых цепях будет неуклонно понижаться за счет процессов физического распада, заглубления на глубину, трудно доступную для корней растений, и химического связывания минералами почвы. Период полураспада чернобыльского цезия составляет 30 и более лет [Там же].

Однако это не относится к поведению цезия в лесной подстилке, где ситуация в какой-то мере законсервирована. Снижение загрязнения грибов, лесных ягод и дичи пока практически незаметно - это всего несколько процентов в год. Изотопы цезия активно включаются в метаболизм, конкурируют с ионами К. Изотоп стронций-90 несколько более подвижен, чем цезий, период его полураспада 29 лет, он плохо вступает в реакцию метаболизма, накапливается в костях [24].

Атомная энергетика. Источником облучения вокруг которого ведутся наиболее интенсивные споры, являются атомные электростанции, хотя в настоящее время они вносят совсем незначительный вклад в суммарное облучение населения. При нормальной работе ядерных реакторов выбросы радиоактивных материалов в окружающую среду очень невелики. Ядерный реактор - это устройство, в котором осуществляется управляемая цепная реакция деления ядер атомов тяжелых элементов, которая сопровождается выделением большого количества энергии. У любого ядерного реактора есть несколько частей: активная зона с топливом и замедлителем, отражатель нейтронов, теплоноситель, система управления и защиты. В качестве топлива в реакторах чаще всего используются изотопы урана (235,238,233), плутония (239) и тория (232). Активная зона представляет собой котел, через который протекает обычная вода (теплоноситель), реже используется "тяжелая вода" и жидкий графит [26].

На основании сказанного в главе, сделаны следующие выводы.

Все источники ионизирующего излучения имеют огромную опасность для экологической обстановки. Необходимо вводить экологическое воспитание в области радиационной безопасности.

Радиация имеет свойство накапливаться в живом организме и нести множество болезней онкологического характера.

В первую очередь, необходимо оптимизировать производства ядерной энергетики и техническую составляющую в ней. Уменьшить долю лучевой нагрузки на человека и окружающую среду за счет организационных, технических и других мероприятий.

2. Материалы и методы исследования

2.1 Материалы исследования

Для исследования темы использовались данные по радиационно-гигиеническим показателям территории, государственный доклад о состоянии санитарно-эпидемиологического благополучия населения в Вологодской области в 2018 году, данные территориального органа Федеральной службы государственной статистики по Вологодской области, Департамента здравоохранения Вологодской области, Департамента природных ресурсов и охраны окружающей среды Вологодской области, филиала ФГБУ Северного УГМС "Вологодский центр по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды", ФГБУ Государственный центр агрохимической службы "Вологодский", Департамента топливно-энергетического комплекса и тарифного регулирования Вологодской области, Департамента экономического развития Вологодской области, Департамента образования Вологодской области, Департамента социальной защиты населения Вологодской области [9].

В процессе работы были использованы следующие документы:

- Кадастр природных ресурсов Вологодского района;

- Основные санитарные правила радиационной безопасности [5];

- Правила о защите населения и территорий от чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера [1];

- Правила о санитарно-эпидемиологическом благополучии населения города Вологда [3];

- Правила об организации и осуществлении государственного мониторинга окружающей среды (государственного экологического мониторинга) [4];

- Статистика Департамента здравоохранения Вологодской области [6].

Для оценки радиационного фона использовались данные об объектах, использующих источники ионизирующего излучения, характеристика объектов, использующих источники ионизирующего излучения, характеристика радиоактивного загрязнения окружающей среды, поверхностная активность техногенных радионуклидов в почве, атмосферном воздухе, удельная активность радиоактивных веществ в воде открытых водоёмов, в воде источников питьевого водоснабжения, в пищевых продуктах, в строительных материалах, наличие на территории радиационных аномалий и загрязнений распада тяжёлых металлов, численность и годовые эффективные дозы населения, проживающего на территориях подвергающихся радиоактивному загрязнению за счёт радиационных аварий прошлых лет, количество радиационных аварий и происшествий, наличие случаев лучевой патологии, анализ мероприятий по обеспечению радиационной безопасности и экологического воспитания и выполнения норм, правил и гигиенических нормативов в области радиационной безопасности на несколько последних лет, структура годовой эффективной коллективной дозы облучения населения от:

- деятельности предприятий, использующие источники ионизирующего излучения в разных целях;

- техногенно измененного радиационного фона;

- природных источников, в том числе радона, внешнего гамма-излучения, космического излучения, пищи и питьевой воды;

- медицинских исследований.

На территории города была проведена оценка по радиационному фону по данным радиационного-гигиенического паспорта территории, проведен отчет по экономическим, экологическим, технологическим, правовым характеристикам опасного явления [7].

2.2 Методы исследования и объем выполненных работ

Объемом исследования в данной работе является город Вологда (рисунок 2.1), являющимся административным центром Вологодской области. Расположен на обоих берегах одноименной реки Вологда. Город находится на юго-западном углу Сухонской впадины. Является самостоятельным муниципальным образованием в составе Вологодской области Российской Федерации [8].

Рисунок 2.1 - Карта города Вологда.

При выполнении работы использованы следующие методы: сравнения, анализа, картографический, статистический, системный анализ [Там же].

В ходе данного исследования было необходимо провести оценку всех источников, ионизирующего излучения и факторов, влияющих на их число, сравнить с другими городами радиационный фон, собрать статистические данные о воздействии радиоактивного излучения на окружающую среду [18].

Исследование города проходило в три этапа:

1 этап - подбор объекта исследования. Для исследования выбран город Вологда, так как является крупным административным центром области и имеет несколько отраслей промышленности и своеобразную природу.

2 этап - подбор данных для исследования. Статистика производилась на основе данных, взятых в Роспотребнадзоре города Вологда. Также анализировались государственные доклады о санитарном состоянии города. Сравнение проводилось с разными городами России, как с высоким радиационным фоном и множеством отраслей промышленности и ядерной энергетики, так и с небольшими городами, где не имеется крупной промышленности и население занято в сфере торговли, услуг, сельского хозяйства [21].

Оценка воздействия на окружающую среду радионуклидов должны включать людей, флору, фауну и абиотическую часть окружающей среды (воздух, воду, землю), материальные фонды, культурное наследие человечества, а также все факторы, влияющие на развитие или деградацию составляющих [20].

3 этап - Оценка радиационного фона. Проводилась комплексная оценка всех составляющих радиационного фона города. Оценка проводилась с целью принятия административных мер по безопасности, уменьшения радиоактивного излучения на людей и природу. И для определения наиболее оптимальных решений для прогнозирования радиационной обстановки. В отечественном законодательстве появились положения, требующие установления нормативов качества окружающей среды:

- норматив содержания радиоактивных веществ в окружающей среде;

- норматив допустимого воздействия на окружающую среду по радиационным показателям.

Для оценки радиационного фона необходимо было учитывать:

- основы на общем подходе к оценке природной и искусственной радиоактивности и меры ее использования;

- простое и практическое применения радиоактивности;

- экологический риск от воздействия ионизирующего излучения;

- отрицательное экологическое воздействие на атмосферный воздух, почву, грунтовую воду.

По сказанному в главе нужно сделать следующие выводы. При исследовании объекта был проведен анализ, статистика с другими городами и комплекс мероприятий по уменьшению радиоактивного воздействия на человека и природу. Были исследованы факторы, влияющие на повышение и воздействие на окружающую среду радиационного фона. С использованием статистического и картографического методов были выявлены города с повышенным радиационным фоном и экологически безопасные города. Данная методика достаточна для полного раскрытия темы.

3. Радиационная безопасность в экологии

3.1 Глобальные экологические проблемы

Среди экологических проблем, остро стоящие перед человечеством приковывает к себе постоянное внимание вопрос о действии радиации (рисунок 3.1) на человека и окружающую среду [22].

Рисунок 3.1 - Выбросы загрязняющих веществ

Исходными причинами, появившимися в конце XX века глобальных экологических проблем были демографический прирост населения и одновременно научно-техническая революция. Если численность Земли в 1950 году была лишь только 2,5 млрд. человек, то уже в 1984 году она уже удвоилась, и в 2018 году достигла уже такую цифру 7,44 млрд. Научно-техническая революция дала человечеству обладание атомной энергией, которая принесла с собой не только блага, но и привела к серьезной проблеме в виде радиоактивного загрязнения. К сожалению, человечество в начале 21 века пришло к тому, что практически любая деятельность человека в современном мире наносит огромный ущерб экологическому состоянию планеты [Там же].

Рисунок 3.2 - Источники радиационного загрязнения

Исходя из масштабов все экологические проблемы можно условно разделить на глобальные, региональные и локальные. В настоящее время перед населением планеты остро стоят такие глобальные экологические проблемы (рисунок 3.2) как загрязнение атмосферы, разрушение озонового слоя, кислотные дожди, парниковый эффект, загрязнение почвы, загрязнение вод мирового океана и перенаселение. Весь список глобальных проблем огромен. К региональным экологическим проблемам относят, например, перенос выбросов химических, металлургических и других производств на расстояние в сотни и тысячи километров, уничтожение растительного покрова больших регионов и других. И локальные экологические проблемы, которые характеризуются масштабами в несколько десятков километров. Прежде всего это проблемы крупных городов и промышленных центров [Там же].

3.2 Экологические проблемы атомной энергетики

В настоящее время семнадцать процентов мирового производства электроэнергии приходится на атомные электростанции. А некоторых странах доля атомного электричества значительно больше, например, Швеция производит на АЭС половину своей электроэнергии, Франция уже около трех четвертей. До недавнего времени основные экологические проблемы АЭС связывались с захоронением отработанного топлива, а также с ликвидацией самих АЭС после окончания допустимых сроков эксплуатации [15].

В процессе ядерных реакций выгорает лишь 1,5% ядерного топлива. Ядерный реактор мощностью 1000 МВт за год работы дает около 60 тонн радиоактивных отходов. Часть их подвергается переработке, а основная масса требует захоронения. Технология захоронения довольна сложна и дорогостояща. Отработанное топливо как правило перегружается в бассейны выдержки, где за некоторое количество лет существенно снижается радиоактивность и тепловыделение. Захоронение обычно проводится на глубинах 600 шурфах, последние располагаются друг от друга на таком расстоянии, дабы исключить возможность атомных реакций разного происхождения [14]. В целом можно назвать следующие воздействия АЭС на среду. Разрушение экосистем и их основных элементов (почв, грунтов, водоносных структур и других составляющих в местах добычи руд особенно при открытом способе), изъятие земель под строительство самих АЭС.

Имеются данные, что стоимость таких ликвидационных работ составляют от 1/6 до 1/3 от стоимости самих АЭС. Некоторые параметры воздействия АЭС и ТЭС на среду представлены в таблице 3.1

Таблица 3.1 - Сравнение АЭС и ТЭС по расходу топлива и воздействий на среду. Мощность электростанций по 1000 мВт, работа в течении года

Факторы воздействия на среду	ТЭС	АЭС
Топливо	3,5 млн.т угля	1,5т урана или 1000 тонн урановой руды
Отходы:	10 млн.т	-
Углекислый газ	400 тыс.т	-
Сернистый ангидрид	100 тыс.т	-
Другие соединения и зола радиоактивная	-	2 т

При обычной работе АЭС выбросы радиоактивных элементов в среду крайне незначительны. В среднем они меньше, чем от ТЭС одинаковой мощности. К маю 1986 года 400 энергоблоков, работавших по всему миру, увеличивали природный фон радиоактивности не более чем на 0,02%. До Чернобыльской катастрофы никакая отрасль производства не имела меньше уровня производственного травматизма, чем АЭС. Сорок лет назад, когда ток дала первая атомная электростанция в городе Обнинске, многим казалось, что атомная энергетика - вполне безопасная и экологически чистая. Авария на американской АЭС в Три мейлАйланте, а затем ужасная катастрофа в Чернобыле показали, что на самом деле атомная энергетика сопряжена с большой опасностью. В итоге трагедии на Чернобыльской АЭС радиоактивному загрязнению подверглась земля в радиусе более 2 тыс. км, охватившая более 20 стран [30].

В пределах бывшего СССР пострадало 11 областей, где проживает 17 млн. человек. Общая площадь загрязненных территорий превышает 8 млн.га, или 80 000 км 2. В результате аварии погибло 31 человек и более 200 получили дозу радиации, приведшую к лучевой болезни. Число жертв и количество эвакуированных жителей увеличивается, расширяется зона загрязнения в результате перемещения радиоактивных веществ ветром, при пожарах, с транспортом и других. Последствия аварии будут сказываться на жизни нескольких поколений. После их, человечество было напугано. Общественное сопротивление сейчас таково, что строительство новых АЭС в большинстве стран практически было остановлено. В их числе Швеция, Италия, Бразилия, Мексика. Швеция, кроме того, объявила о планах по демонтажу всех действующих реакторов (их 12), хотя они давали около 45% всей электроэнергии этой страны. Вместе с тем, человечество осознает, что без атомной энергетики на современном этапе развития не обойтись. В настоящее время действует более 500 атомных реакторов. Около 100 реакторов находится в стадии строительства [29].

На территории России размещено 9 АЭС, включающих 29 реакторов. Из них 22 реактора приходится на наиболее населенной европейской части станы. Одиннадцать реакторов относится к типу РБМК (Реактор Большой Мощности Канальный). На Чернобыльской АЭС произошло разрушение реактора этого такого типа. Много реакторов (по количеству больше, чем АЭС) размещено на подводных лодках, ледоколах и даже на космических объектах. Безопасность атомных электростанций - важный вопрос, но, как любил говорить Альберт Эйнштейн, сегодня у нас не тот ботинок жмет [26].

Особенно значительные территории отводятся под строительство сооружений для подачи, отвода и охлаждения подогретых вод. Для электростанции мощностью 1000 МВт требуется пруд-охладитель площадью около 800-900 Га. Пруды могут заменяться гигантскими градирнями с диаметром у основания 120 метров и высотой, равной 40-этажному зданию:

- изъятие значительных объемов вод из всевозможных источников и сброс подогретых вод. В случае, если эти воды попадают в реки и другие источники, в них наблюдается потеря кислорода, увеличивается вероятность цветения, возрастают явления теплового стресса у гидробионтов;

- не исключено радиоактивное загрязнение атмосферы, почв и вод в процессе добычи и транспортировки сырья, а также при работе АЭС, складирования и переработке отходов, их захоронения.

3.3 Загрязнения окружающей среды радиоактивными отходами

Радиоактивные отходы (РАО) - это вещества, которые имеют в своем собственном составе элементы, которые обладают радиоактивностью. От термина "радиоактивные отходы" стоит различать понятие "отработавшее ядерное топливо - ОЯТ". Различие ОЯ тои РАО состоит в том, что отработки ядерного топлива после должной переработки могут еще использоваться повторно в виде свежих материалов для ядерных реакторов. В России существует лишь одна организация, которая вправе проводить мероприятия по окончательному захоронению РАО. Это Национальный оператор по обращению радиоактивными отходами (ФГУП "НО РАО"). Действие организации регламентируются Законодательством РФ (№ 190 ФЗ от 11.07.2011). Закон предписывает обязательное захоронение радиоактивных отходов, произведенных на территории России, а также запрещает их ввоз из-за рубежа [32].

Согласно оценкам МАГАТЭ, к концу нынешнего столетия из ядерных реакторов, действующих по всему миру, уже выгружено 200 тысяч тонн облученного топлива. Такие страны как, США, Финляндия, Канада, Испания, Швеция склоняются к удалению отходов без переработки. Аргентина. Бельгия, Китай, Франция, Италия, Россия, Швейцария и Англия предпочитают переработку облученного топлива [Там же].

Основная масса радиоактивных отходов считается низкоактивной, и конечно, со временем, по мере распада короткоживущих изотопов становятся более безопаснее. Эти отходы, как правило, отправляют на подготовленные полигоны для хранения на протяжении десятков и сотен лет [22].

Рисунок 3.3 - Классификация радиоактивных отходов

Предварительно их (рисунок 3.3) перерабатывают: то, что может гореть, сжигают в печах, очищая пыль сложной системой фильтров. Золу, порошки и другие рыхлые компоненты цементируют или заливают расплавленным боросиликатным стеклом. Жидкие отходы умеренных объемов фильтруют и концентрируют упариванием, извлекая из них радионуклиды сорбентами. Твердые сминают в прессах. Все помещают в 100 или 200-литровые бочки и снова, прессуют, помещают в контейнеры и еще раз цементируют. Для перевозки и хранения РАО используют специальные контейнеры: в зависимости от активности и вида излучения они могут быть железобетонные, стальные, свинцовые или даже из обогащенного бором полиэтилена. Каждый контейнер имеет свой собственный идентификатор, и его судьба прослеживается до самого конца [17].

Бельгия, Франция, Япония, Швейцария и Англия удаляют блоки с отходами, заключенными в боросиликатное стекло, в контейнеры французского типа (из нержавеющей стали с толщиной стенок 5 мм.). В США применяют контейнеры из нержавеющей стали с толщиной 1 см. В большинстве стран облученное топливо и радиоактивные отходы предусматривается хранить около 20 лет перед их окончательным удалением. А в Англии разработка временного хранилища приостановлена в пользу долговременного хранения до 100 лет [15].

Сегодня метод захоронения ядерных отходов в глубоких геологических формациях является предметом многих национальных международных исследовательских программ. Определенный опыт проведения оценки безопасности захоронения радиоактивных отходов в скальных породах накоплен при строительстве хранилищ в Швеции, Германии и Финляндии, и в США при строительстве хранилища для б-активных отходов [Там же].

Также большую опасность представляет наследие холодной войны: за десятилетия одних только атомных подлодок было построено почти 270, а сегодня в строю остается менее полусотни, остальные утилизированы или ожидают этой сложной и дорогой процедуры. С них демонтируют оборудование, дополнительно герметизируют оставляют хранится на плаву. Так делалось годами, и к началу 2000-х в российском Заполярье и на дальнем Востоке ржавело около 180 радиоактивных "поплавков". Проблема стояла так остро, что обсуждалась на встрече лидеров "Большой восьмерки", которые договорились о международном сотрудничестве в уборке побережья. Сегодня блоки поднимают из воды и очищают, реактивные отсеки вырезают и наносят антикоррозийное покрытие. Обработанные упаковки устанавливаются для длительного безопасного хранения на подготовленных бетонированных площадках. На недавно заработавшем комплексе в Сайда Губе в Мурманской области для этого снесли даже сопку, скальное основание которой, дало надежную опору для хранилища, рассчитанного на 120 отсеков [Там же].

Высокорадиоактивные РАО, в том числе отходы переработки ОЯТ, нуждаются в надежной изоляции на десятки и сотни тысячи лет. Первые годы или десятилетия их можно выдерживать в бассейнах "мокрых" наземных хранилищ, но затем их надо переносить в более безопасное, долговременное и сухие хранилища. Основная проблема сухих хранилищ - это теплообмен. В России такое централизованное наземное хранилище с продуманной системой пассивного воздушного охлаждения работает на горно-химическом комбинате под Красноярском. Но это лишь полумера: настоящий надежный могильник должен быть обязательно подземным. Тогда защиту ему обеспечат не только инженерные cистемы, но и геологические условия сотни метров неподвижной и желательно водонепроницаемой скальной или глинистой породы. Такое подземное сухое хранилище с 2015 года используется и параллельно продолжает строится в Финляндии [9].