Охрана биомов от радиационного загрязнения

Период естественного полуочищения почв, загрязненных радионуклидами ядерно-энергетического происхождения, составляет от 30 до 275 лет, что с учетом экспоненты процесса предполагает полное исключение фактора из состава среды через 1500-2000 лет, не менее. Поэтому при радиоактивной загрязненности среды, превышающей пределы допустимого радиационно-экологического риска, необходимо активное искусственное вмешательство в процесс - дезактивацию радиоактивных территорий.

Различают полную и частичную дезактивацию среды. Полная дезактивация - комплекс мероприятий, исключающих радиационный фактор из состава среды и его вторичное включение в экосистемный метаболизм. Частичная дезактивация - временное исключение либо подавление процесса поступления радиационного фактора в звенья экосистемного метаболизма.

Полная дезактивация территорий предполагает снятие верхних слоев почв после радиационных осаждений до глубины 10 - 15 см с последующим захоронением срезов в могильниках для радиоактивных отходов. После аварии на ЧАЭС такая дезактивация была предпринята в 600 населенных пунктах на территории общей площадью 7000 км². Около 50% загрязненных территорий дезактивировались тогда дважды, как правило, вследствие повторного загрязнения после выпадения осадков, смывов радиоактивности с загрязненных срезов либо недезактивированных территорий, располагавшихся в непосредственной близости и на более высоком уровне относительно объектов дезактивации - детских домов, школ, больниц, предприятий, общественных учреждений. Мощность дозы (контролировалась по г-излучению) после таких чрезвычайно дорогостоящих мер снижалась в 3 - 4 раза. В качестве экранов, поглощающих потоки ионизирующих излучений от загрязненных почв (защита экранированием), дезактивированные поверхности застилались гравием, песком, наносился асфальт, что вело к 10-кратному снижению мощности дозы. Экранированием (гравием, асфальтом либо пластиковыми покрытиями) были защищены 25000 км дорог. В целом было дезактивировано около 7000 домов и учреждений, снято 200000 м³ почв. Эффект оказался тем не менее крайне незначительным вследствие отсутствия могильников для захоронения радиоактивных срезов, громадной площади недезактивированных территорий, отсутствия инженерных сооружений для сбора сточных вод и отведения радиоактивных дождевых смывов от дезактивированных территорий [17].

Частичная дезактивация с целью фиксации радиоактивного загрязнения в зонах отчуждения и предупреждения водной, воздушной (выветриванием) миграции радионуклидов на территории с допустимыми значениями фактора осуществляется биологическим методом. Высевание многолетних трав на загрязненные почвы ведет к эффективному «вытягиванию» радионуклидов мощной корневой системой растений из почв. Скашивание и в последующем сжигание таких трав, захоронение незначительных объемов радиоактивной золы оказалось наиболее эффективным методом как локализации (фиксации радиоактивности корневой системой трав), так и дезактивации наиболее массивных радиоактивных загрязнений среды. Установлены в частности ряды растений в отношении их способности аккумулировать ⁹⁰Sr: гречиха>соевые бобы>люцерна>суданская трава>кукуруза. Например, овес в два раза больше накапливает ⁹⁰Sr, чем просо. Изучение закономерностей поглощения растениями радиоактивных изотопов свидетельствует о зависимости этого процесса как от специфики почвенного покрова, так и от биологических особенностей культур. Наибольшее накопление наблюдается в растениях, выращенных на дерново-подзолистых почвах, меньше - на серых лесных и каштановых почвах, затем на сероземах и меньше всего - на черноземах (Приложение В. Таблица 1).

Не менее эффективным оказался механический метод частичной дезактивации - глубокое вспахивание загрязненных полей с целью захоронения основной доли радионуклидов механическим перемещением из активного гумусового горизонта трав, сельскохозяйственных культур (картофеля, зерновых) в более глубокие нерадиоактивные слои и прерыванием тем самым активной экосистемной миграции радионуклидов [18].

Дезактивация дополняется эффективной конкурентной защитой - блокадой миграции радионуклидов введением в почву аналогов их метаболизма, калия, кальция. Наибольший эффект снижения уровня радиоактивной загрязненности урожая оказался при избыточном совместном внесении в почву извести, калийных удобрений (200-300 кг/га раз в 3-4 года) - в сочетании с органическими удобрениями и навозом. Раздельное внесение протекторов-конкурентов в тех же количествах не приводит к аналогичным реакциям блокады транспорта радионуклидов в экосистемах. Комплексная обработка почв по конкурентному принципу снижает радиоактивность сельскохозяйственной продукции в 5 - 1 раз. Помимо конкурентной блокады миграции радионуклидов, такая обработка положительно меняет агрохимические свойства почв. Потенциал плодородия по трем минимизирующим свойствам - почвенной кислотности, содержанию обменного калия, фосфора возрастает в 1,6 - 1,4 раза. Обработка ведет и к образованию сложных нерастворимых соединений со стронцием, резко снижая его поступление в продукты питания, организм [19].

Немалое значение имеет и связанное с обработкой изменение pH обрабатываемых угодий, утрачивающее характерную для среднерусской полосы повышенную кислотность. Сдвиг ее в щелочную сторону ведет к резкому снижению захвата ¹³⁷Cs экологическими цепочками.

Почва является важнейшей барьерной системой защиты экосистем, выступая основным депо и чутким индикатором опасности радионуклидных и токсических загрязнений среды. Комплексная обработка почв, захоронение в них радионуклидов методом глубокой перепашки, внесение обменного калия, фосфора, кальция, органических удобрений, а затем посев трав переводят в местность из радиоактивного в экологически безопасное состояние, перераспределяя и направляя радиоактивность по естественным почвенным каналам.

Заключение и выводы

Таким образом, радиоактивные вещества занимают особое место среди загрязняющих окружающую среду агентов. Радиоактивность - самопроизвольное превращение (распад) ядер элементов, приводящее к изменению их атомного номера или массового числа. Радиоактивные вещества испускают б- и в-частицы, г- и тормозное излучение и нейтроны.

Радиоактивный фон нашей планеты складывается из четырех основных компонентов:

- излучения от космических источников;

- излучения от рассеянных в окружающей среде первичных радионуклидов;

- излучения от естественных радионуклидов, поступающих в окружающую среду от производств, не предназначенных непосредственно для их получения;

- излучения от искусственных радионуклидов, образованных при ядерных взрывах и вследствие поступления отходов от ядерного топливного цикла и других предприятий, использующих искусственные радионуклиды.

Все живые организмы на Земле являются объектами воздействия ионизирующих излучений. Воздействие ионизирующего излучения на живой организм называется облучением. Результатом облучения являются физико-химические и биологические изменения в организмах.

Выводы:

1. Общий радиационный фон планеты складывается из естественного и искусственного фона. Основную часть облучения составляют естественные источники радиации к которым относятся: космическое излучение, космогенные радионуклиды, внешнее и внутреннее облучение от радионуклидов земного происхождения. К основным техногенным радиоактивным источникам относят ядерное оружие, атомная энергетика, медицинское оборудование, атомные корабли.

2. Лес - одна из наиболее чувствительных к ионизирующей радиации природных экосистем. Его поражение наблюдается при меньших поглощённых дозах облучения, чем у естественных и культурных биогеоценозов других типов. Особенно неустойчивы к ионизирующей радиации хвойные леса. В ряду деревья - кустарники - полукустарники - травы устойчивость к облучению повышается. Населяющие лес млекопитающие и птицы по чувствительности к ионизирующим излучениям близки или даже превосходят древесные растения (в том числе хвойные). Самые радиоустойчивые организмы в лесу -- мелкие беспозвоночные, обитающие в подстилке и верхних слоях почвы, а также водоросли, мхи и лишайники, микроорганизмы.

3. Почва является важнейшей барьерной системой защиты экосистем, выступая основным депо и чутким индикатором опасности радионуклидных и токсических загрязнений среды. Наибольшее накопление наблюдала в растениях, выращенных на дерново-подзолистых почвах, меньше - на серых лесных и каштановых почвах, затем на сероземах и меньше всего - на черноземах.

4. Основными факторами формирующими радиоэкологическую обстановку в Казахстане являются Семипалатинский полигон, космодром Байконур, деятельность предприятий атомно-промышленного комплекса, китайский полигон "Лоб-Нор " и глобальные выпадения.

Список литературы

1. Сахаров В.К. Радиоэкология. Издательство «Лань», 2006. С. 72 - 77.

2. Водопьянова С.Г. Основы радиационной экологии. Учебно-методическое пособие. Петропавловск: СКГУ, 2003. с. 100.

3. Кудряшов и.Б., Веренфельд B.C. Основы радиационной биофизики. М.: 1982. 238 с.

4. Тихомиров Ф.А. Действие ионизирующих излучений на экологические системы. М.: Атомиздат, 1972. 174 с.

5. Алексахин Р.М. Ядерная энергия и биосфера. М.: Энергоиздат, 1982. 215 с.

6. Перцев Л. А. Ионизирующие излучения биосферы. М.: Атомиздат. 1973. С. 101-119.

7. Кузин А.Н. Структурно-метаболическая теория в радиобиологии.

8. Алексахин P.M., Нарышкин М.А, Миграция радионуклидов в лесных биоценозах. М.: Наука, 1977. 384 с.

9. Куликов Н.В., Молчанова и. В. Континентальная радиоэкология. М.: Наука, 1975. С. 121-127.

10. Лазуков М.И., Чупрунов В.С. // Вопросы лесной радиоэкологии / Под ред. А.И. Чилимова. М., 2000. С. 101-119.

11. Тихомиров Ф.А., Щеглов А.И. // Радиац. биология. Радиоэкология. 1997. Т. 37. Вып. 4. С. 469-672.

12. Спиридонов С.И., Фесенко С.В., Гонтаренко И.А. // Радиац. биология. Радиоэкология. 2004. Т. 44. № 1. С. 104-112.

13. Щеглов А.И. Биогеохимия техногенных радионуклидов в лесных экосистемах центральных районов Восточно-Европейской равнины: Дис. д-ра биол. наук. М.: МГУ, 1997. 444 с.

14. Тимофеев-Ресовский И. В., Иванов В.И., Корогодин В.И. Применение принципа попадания в радиобиологии. М.: Атомиздат, 1968.

15. Гусев Н.Г., Машкович В.П., Суворов А.П. Физические основы защиты от излучений. Т. 1. М.: Атомиздат, 1980. 461 с.

16. Фесенко С.В. Действие радиационного фактора на экосистему пресноводного водоема: Дис. канд. физ.-мат. наук. М.: МИФИ, 1985. 190 с.

17. Кузин A.M. Стимулирующие действия ионизирующих излучений на. биологические процессы. М.: Атомиздат, 1977.

18. Криволуцкий Д. А. Радиоэкология сообществ наземных организмов. М.: Энергоиздат, 1983.

19. Машкович В.П. Защита от ионизирующего излучения. М.: Энергоатомиздат, 1982. 296 с.

20. Ли Д.Э. Действие радиации на живые клетки. М.: Госатомиздат, 1963.

Размещено на Allbest.ru