Химия окружающей среды (стр. 5 из 8)
До аварии на ЧАЭС в 1986г. самой тяжелой в атомной энергетике считается авария в 1979г. на американской АЭС в Тримайл-Айленд в близи г. Гаррисберга (штат Пенсильвания). Тогда сохранившаяся защитная оболочка реактора предотвратила тяжелые экологические последствия от этой аварии.
Таблица оценки радионуклидного выброса при аварии на ЧАЭС
| Оценка радионуклидного состава выброса из аварийного блока | ||||
| Элемент* | Период полураспада | Активность выброса, МКи | Доля активности, выброшенная из реактора. к 6 мая 1986 г.,% | |
| 26.04.1986 | 06.05.1985** | |||
| 133Xе | 5.2 сут | 5 | 45 | возможно  100 |
| 85mKr | 4.4 ч 10.15 | 0,15 | - | - |
| 85Kг | 10.76 лет | - | 0.9 | - |
| 131I | 8.05 сут | 4.5 | 7.3 | 20 |
| 132Tе | 78.2 ч | 4 | 1.3 | 15 |
| 134Cs | 2.05 лет | 0.15 | 0.5 | 10 |
| 137Cs | 30 лет | 0.3 | 1.0 | 13 |
| 99Mо | 66.7ч | 0.45 | 3.0 | 2.3 |
| 95Zr | 65.5 сут | 0.45 | 3.8 | 3.2 |
| 103Ru | 39.5 сут | 0.6 | 3.2 | 2.9 |
| 106Ru | 368 сут | 0.2 | 1.6 | 2.9 |
| 140Bа | 12.8 сут | 0.5 | 4.3 | 5.6 |
| 141Се | 32.5 сут | 0.4 | 2.8 | 2.3 |
| 144Cе | 284 сут | 0.45 | 2.4 | 2.8 |
| 89Sr | 52.7 сут | 0.25 | 2.2 | 4.0 |
| 90Sr | 27.7 сут | 0.015 | 0.22 | 4.0 |
| 238Pu | 86.4 лет | 0.4 | 8*10-4 | 3.0 |
| 239Pu | 24390 лет | 10-4 | 7 *10-4 | 3.0 |
| 240Pu | 6580 лет | 2*10-4 | 10-3 | 3.0 |
| 241Pu | 13.2 лет | 0.02 | 0.14 | 3.0 |
| 242Pu | 3.79*105 лет | 3 10-7 | 2*10-6 | 3.0 |
| 242Cm | 162.5 сут | 3*10-3 | 2.1*10-2 | 3.0 |
| 239Nр | 2.35 сут | 2.7 | 1.2 | 3.2 |
*Приведены данные об активности основных радионуклидов,
определяемых при радиометрическом анализе.
** Суммарный выброс к 6 мая 1986г.
Особенностью радионуклидного загрязнения, связанного с Чернобыльской катастрофой, является разнообразие химических форм агрегатных состояний, выброшенных в окружающую среду радиоактивных элементов. Часть элементов была выброшена в водорастворимом, капельно-жидком состоянии, часть же в виде «горячих» частиц. Радионуклиды, выделяющиеся в ходе ядерной аварии, попадали в атмосферу, откуда происходило их осаждение на различные поверхности: почвы, растительный покров, поверхность водных бассейнов, дороги, крыши строений и т.п. Последующая судьба радионуклидов зависела от их физико-химического состояния, растворимости и от взаимодействия с веществами, входящими в состав поверхностей, на которую попали радиоактивные вещества и материалы. Исходно радионуклиды обнаруживались в форме оксидов, карбидов, атомарной свободной формы, а также в составе более крупных аэрозольных частиц с размерами порядка микрона, а вблизи аварийного блока еще более крупных образований.
Биогеохимические циклы радионуклидов на примере аварии на ЧАЭС
Первоначально происходило преимущественно сорбционное связывание радионуклидов веществами, на которые попадали атомарные и молекулярные формы радионуклидов. При этом по отношению к массе радионуклидов вещества поверхностей обладали очень большой адсорбционной способностью и емкостью поглощения, что определило начальное состояние радионуклидов: они сосредотачивались в тонком поверхностом слое почвы или открытых пород, налипали на поверхностный слой растений - кутикулу листьев, кору стеблей, удерживались на поверхностях строительных сооружений. Поведение радиоактивных частиц было таким же, как и обычной пыли: они вмывались в поры материалов, на которые попадали, переносились воздушными потоками, застревали на шероховатых поверхностях. Таким было исходное, стартовое состояние радионуклидов, когда осуществилось их соприкосновение с биосферой и началось их вовлечение в круговорот химических элементов, происходящий с участием живых организмов. Поскольку скорость передачи радионуклида от одного компонента трофической цепи к другому определяется способностью этих компонентов накапливать радионуклиды, продолжительностью пребывания последних в них, то общий поток радионуклидов преимущественно зависит от биологических процессов: скорости образования биомассы; концентрации в ней тех или иных радионуклидов и их носителей; темпов перехода радионуклидов в продукты, выделяемые организмами во внешнюю среду. Органические вещества, содержащие радионуклиды, практически всюду перерабатываются микроорганизмами. Радионуклиды, выпавшие на поверхность водных бассейнов довольно быстро связываются различными веществами, растворенными в воде либо в виде частиц, находящихся во взвешенном состоянии. Адсорбированные радионуклиды попадают на дно водоемов, поэтому первоначально весьма активными оказались поверхностные слои ила. С этого начинается участие радионуклидов в биогеохимических циклах, приуроченных также и к природным водам.
В 1986г. водные растения содержали весьма существенные активности радионуклидов. Примеры радиоактивности биомассы водных высших растений, произраставших в Припятском отроге в 1986 г., где накопление радионуклидов в гидромакрофитах было наиболее значительным (данные Института гидробиологии НАНУ):
| Растение | Активность радионуклида, Бк/кг сухой массы | ||||||
| 144Cе | 103Ru103Rh | 106Ru,106Rh | 137Cs | 134Cs | 95Nb95Zr | 90Sr | |
| Рдест блестящий Potamogeton natans L. | 44400 | 4800 | 33300 | 12600 | 8100 | 63000 | 925 |
| Тростник обыкновенный Phragmites communis L. (надводная часть) | 26000 | 3700 | 8900 | 12900 | 4800 | 3700 | 5 |
| Растение | Активность радионуклида, Бк/кг сухой массы | ||||||
| 144Cе | 103Ru103Rh | 106Ru,106Rh | 137Cs | 134Cs | 95Nb95Zr | 90Sr | |
| То же (подводная часть) | 99900 | 6700 | 129500 | 66600 | 21800 | 13700 | 2400 |
| Рогоз узколистный Typha angustifolia L. | 20350 | 7000 | 24800 | 3700 | 1370 | 1330 | 270 |
Накопление радионуклидов и радиобиологическое воздействие на живые огранизмы обитающие в районе ЧАЭС
Радиобиологические эффекты у растений
Накопление: Условия накопления радионуклидов растениями, происходящее в основном за счет водорастворимой и обменной форм компонентов загрязнения, отражает весьма сложные переходные процессы в почве, скорость и направленность которых определяется биологической активностью всех компонентов корнеобитаемого слоя. Среди органов надземной части растений наибольшей концентрацией радионуклидов отличались листья и наименьшей - репродуктивные органы (соцветия). Таким образом, накопление радионуклидов растениями определяется не только их количеством в почве конкретного региона, но и анатомо-морфологическими и физиологическими особенностями растительного организма, типом корневой системы, степенью ее развития и глубиной проникновения в почву. Лесная растительность обладает большой поглотительной емкостью по отношению к радионуклидам, что связано с наличием значительно и сильно расчлененных поверхностей (листья, хвоя, мелкие ветви). Так, надземная часть сосново-березового леса задержала более 40 % различных выпадений (90Sr,137Cs,144Се), сосновый прирост - 90 %, густые сосновые насаждения - почти 100 %. Радионуклиды попали на листовую поверхность в конце апреля - начале мая: период наиболее активного роста растений и интенсивной метаболизации элементов. С поверхности листьев радионуклиды вовлекались внутрь клеток, и те из них, которые являлись изотопами биогенных элементов, подвергались метаболическому усвоению. Практически все биологические эффекты на уровне многолетнего растительного организма вызваны действием излучения на верхушечную меристему растений. Даже такие эффекты, как усиление кущения, интенсивный рост боковых побегов или пробуждение спящих почек, связаны с поглощенной дозой в верхушечной меристеме, поскольку поражение конуса нарастания проводит к снятию апикального доминирования.