Последствия радиационных аварий

При анализе аварий их принято характеризовать цепочкой: исходное событие - пути протекания - последствия.

Долгосрочные последствия аварий и катастроф на объектах с ядерной технологией, которые носят экологический характер, оцениваются, главным образом, по величине радиационного ущерба, наносимого здоровью людей. Кроме того, важной количественной мерой этих последствий является степень ухудшения условий обитания и жизнедеятельности людей. Безусловно, уровень смертности и ухудшения здоровья людей имеет прямую связь с условиями обитания и жизнедеятельности, поэтому рассматриваются в комплексе с ними.

Последствия радиационных аварий определяются их поражающими факторами:

- ионизирующее излучение как непосредственно при выбросе, так и при радиоактивном загрязнении территории объекта и часто прилегающих территорий (при территориальных, региональных, федеральных и трансграничных авариях)

- ударная волна (при наличии взрыва)

- тепловое воздействие и воздействие продуктов сгорания (при наличии пожара)

- ионизирующее излучение вследствие радиоактивного загрязнения среды.

Именно ионизирующее излучение как основной поражающий фактор при авариях на РОО вызывает проявление у населения, подвергшегося его действию, медицинских радиологических последствий, которые характеризуются различными расстройствами здоровья (общими, или соматическими расстройствами), вызванными социальными, психологическими или стрессорными факторами.

Радиологические последствия (эффекты) различаются по времени их проявления: выделяют ранние (проявляющиеся в течение не более месяца после облучения) и отдалённые, возникающие по истечении длительного срока (нескольких лет) после радиационного воздействия.

При облучении организма человека происходит разрыв молекулярных связей в молекулах многих веществ, регулирующих жизненно важные процессы и процессы метаболизма; происходит изменение химической структуры составных макромолекул организма, образуются химически активные радикалы, которые обладают высокой токсичностью. Всё это часто приводит к такому тяжёлому последствию как нарушение генетического аппарата клеток, в результате чего меняется наследственный код человека и происходят мутагенные изменения, приводящие к возникновению и развитию у пострадавшего злокачественных новообразований, наследственных заболеваний, врождённых пороков развития детей и появлению мутаций в последующих поколениях. Эти заболевания могут быть соматическими – в том случае, когда эффект облучения возникает только у самого пострадавшего, или наследственными – в случаях его проявления у потомства.

Наиболее чувствительны к радиационному воздействию кроветворные органы (костный мозг, селезёнка, лимфатические узлы), эпителий слизистых оболочек (в частности, кишечника), щитовидная железа. В результате действия ионизирующего излучения возникают тяжелейшие заболевания, вызывающие значительные поражения людей или даже их смерть: лучевая болезнь, злокачественные новообразования в различных системах органов и различного рода лейкемии (клональные злокачественные заболевания кровеносной системы и органов кроветворения).

Радиоактивное загрязнение окружающей среды при авариях на радиационно опасных объектах в значительной мере влияет на состояние здоровья и условия жизнедеятельности людей на территориях, подвергшихся радиоактивному загрязнению. Основными специфическими факторами, обусловливающими возникновение неблагоприятных экологических последствий при авариях на РОО, служат радиоактивное излучение, исходящее из зоны аварии и из формирующегося после аварии и распространяющегося в приземном слое облака, загрязнённого радионуклидами воздуха, а также непосредственно радиоактивное загрязнение компонентов окружающей среды.

Страшным примером аварии и последствий катастрофы на РОО стала авария на Чернобыльской АЭС, случившаяся 26 апреля 1986 года. В результате аварии произошёл выброс огромного количества радионуклидов в атмосферу, которые в последующие дни разносились воздушными массами в близлежащие территории: 26 апреля облако заражённого воздуха двигалось на запад, 27 апреля – на север и северо-запад, 28-29 апреля оно повернуло на восток и юго-восток и далее, 30 апреля, - на юг, двигаясь в направлении Киева. Радионуклиды продолжали поступать в атмосферу даже много времени спустя, так как в активной зоне реактора продолжал гореть графит (пожар, возникший при взрыве, удалось локализовать лишь на день после катастрофы).

Основной выброс радиоактивных продуктов продолжался в течение 10 суток после аварии, однако истечение радиоактивных веществ из разрушенного реактора и формирование зон загрязнения продолжалось ещё в течение месяца. Долгосрочный характер воздействия радионуклидов обусловлен значительным периодом полураспада радиоактивных изотопов, попавших в атмосферу. В то время как продолжалось осаждение радиоактивного облака, менялись метеорологические условия, и след радиоактивного облака стал приобретать сложную конфигурацию.

В итоге сформировались два радиоактивных следа: западный и северный. Наиболее тяжёлые радионуклиды распространились на запад, а основная масса более лёгких (радиоактивные изотопы йода и цезия), поднявшись на высоту более 600 м, была перенесена на северо-запад.

В результате аварии около 5% радиоактивных продуктов, накопившихся в реакторе за 3 года его работы, вышли за пределы промышленной площадки станции. Летучие изотопы цезия (134 и 137) распространились на огромные территории, достигли многих европейских стран и были даже обнаружены в большинстве морей и океанах Северного полушария.

Авария на Чернобыльской АЭС привела к радиоактивному загрязнению цезием выше уровня 1 Кю/км² территорий 17 стран Европы общей площадью 207,5 тыс. км². Если суммарные выпадения радионуклидов по всей Европе принять за 100%, то из них на территорию России (РСФСР) пришлось 30%, на территорию Белоруссии (Белорусской ССР) – 23%, Украины (Украинской ССР) – 19%, Финляндии – 5%, Швеции – 4,5%, Норвегии – 3,1%. На территориях России, Белоруссии и Украины в качестве нижней границы зон радиоактивного загрязнения был принят уровень, равный 1 Кю/км².

Сразу после аварии наибольшую опасность для населения представляли радиоактивные изотопы йода. Максимальное содержание его радиоактивного изотопа (131) в молоке и растительной пище наблюдалось с 28 апреля по 9 мая 1986, однако в связи с этим никакие защитные мероприятия почти не проводились.

В дальнейшем радиационную обстановку определяли радионуклиды, имеющие длительный период полураспада. Начиная с июня радиационное воздействие обусловливалось в основном наличием в атмосфере радиоактивных изотопов цезия, а в некоторых районах Украины и Белоруссии также изотопов стронция.

· Наиболее интенсивные выпадения цезия были характерны для центральной 30-километровой зоны вокруг Чернобыльской АЭС.

· Следующая зона, которая также подверглась достаточно сильному радиоактивному загрязнению – 200-километровая зона, в которую попали некоторые районы Гомельской и Могилёвской областей Белоруссии и Брянской области России.

· Ещё одна зона, северо-восточная, ограниченная 500-километровым радиусом, включает в себя Калужскую, Тульскую, Орловскую область и другие близко к ним расположенные субъекты РФ.

Из-за неравномерности проходивших в то время дождей выпадения цезия распределились по поверхности неравномерно, поэтому даже на соседних территориях плотность загрязнения могла различаться в десятки раз. Так, в зонах, где выпадали дождевые осадки, плотность загрязнения была в 10 и более раз выше, чем в «сухих» местах. При этом в России выпадения были «размазаны» на достаточно большой территории, поэтому общая площадь территорий страны, где уровень загрязнения оказался выше 1 Кю/км², наибольшая в сравнении с другими странами. В Белоруссии же, где выпадения оказались более сконцентрированными, образовалась наибольшая по сравнению с другими странами площадь территорий, загрязнённых свыше 40 Кю/км².

Плутоний-239, не будучи таким летучим изотопом, не распространился в значительных количествах (превышающих допустимые значения в 0,1 Кю/км²) на большие расстояния. Область его выпадения практически ограничилась 30-километровой зоной, однако территории, где произошло выпадение этого радиоактивного изотопа, стали надолго непригодными для проживания человека и ведения хозяйства, так как период полураспада плутония-239 составляет 24,4 тыс. лет.

В России общая площадь радиоактивно загрязнённых территорий с плотностью загрязнения выше от 1 до 5 Кю/км² по цезию-137 составила 100 тыс. км², а свыше 5 Кю/км² - 30 тыс. км². Таким образом, в зоне загрязнения оказались около 3 млн. человек. Радиоактивному загрязнению подверглись территории 16 областей (Белгородской, Брянской, Воронежской, Калужской, Курской, Липецкой, Ленинградской, Нижегородской, Орловской, Пензенской, Рязанской, Саратовской, Смоленской, Тамбовской, Тульской, Ульяновской) и трёх республик (Мордовии, Татарстана и Чувашии).

Радиоактивное загрязнение затронуло более 2 млн. га сельскохозяйственных угодий и около 1 млн. га лесов, в связи с чем не могло не произойти попадание радионуклидов в продукты питания.

Радиоактивное загрязнение водоёмов, как правило, представляет опасность лишь в первые месяцы после аварии, так как наиболее доступны для усвоения растениями «свежие» радионуклиды и в основном в начальный период пребывания в почве (например, для цезия-137 заметно уменьшение поступления в растения с течением времени, то есть при «старении» радионуклида – по мере его распада).

После аварии на Чернобыльской АЭС сельскохозяйственная продукция (прежде всего, молоко), стала главным источником облучения населения радиоактивными изотопами йода в первый месяц после аварии. Вплоть до настоящего времени потребление местных продуктов питания и даров леса вносит основной вклад в дозу облучения населения.

Считается, что 85% суммарной прогнозируемой дозы внутреннего облучения на последующие 50 лет после аварии составит доза внутреннего облучения, обусловленная потреблением продуктов питания, выращенных на загрязнённой территории, и лишь 15% - за счёт внешнего облучения. В результате радиоактивного загрязнения компонентов окружающей среды происходит включение радионуклидов в биомассу, их накопление в живых организмах, что вызывает у них нарушения развития, протекания физиологических процессов, репродуктивных функций и т.д.

Одним из самых эффективных методов уменьшения поступления радионуклидов в организм человека (в основном, лёгких; например, цезия) является глубокая перепашка почвы, которая делает радиоактивный изотоп недоступным для корней растений. Эффективно также внесение минеральных удобрений, грамотный подбор выращиваемых культур (замена на виды, накапливающие радиоактивные изотопы в своих тканях в меньшей степени), а также тщательный промыв водой фруктов, овощей и зелени перед употреблением.

Следует также отметить, что цезий растворим в воде, поэтому при вымачивании и варке продукта его содержание в нём уменьшается (цезий на 30-50% переходит в воду). Квашение, маринование и соление снижают содержание цезия в продукте на 20%. То же самое относится и к грибам: если их вымачивать в солевом растворе, а затем варить в течение 30-45 минут с добавлением уксуса или лимонной кислоты, сменив при этом 2-3 раза воду, то содержание цезия в них можно снизить более чем в 10 раз.

У моркови и свёклы радиоактивный цезий накапливается в верхней части плода, и поэтому если срезать эту часть на 1-1,5 см, то содержание цезия в продукте также значительно уменьшится. У капусты цезий сосредоточен в верхних листьях, поэтому их удаление уменьшит его содержание до 40 раз, а при переработке молока на сливки, творог, сметану и масло содержание цезия в конечном продукте снижается примерно в 5 раз.

Радиационная обстановка зависит не только от периода полураспада радионуклида (у йода-131 он составляет 8 дней, у цезия-137 – 30 лет). С течением времени радиоактивный цезий уходит в нижние слои почвы и становится менее доступным для растений. Одновременно снижается и его количество над поверхностью земли. Скорость этих процессов оценивается эффективным периодом полураспада. Для цезия-137 он составляет около 25 лет при его попадании в лесные экосистемы, 10-15 лет – на лугах и пашнях и 5-8 лет – в населённых пунктах. Поэтому радиационная обстановка на заражённых территориях улучшается быстрее, чем происходит естественный расход радиоактивных элементов. С течением времени плотность загрязнения на подвергшихся радиационному воздействию территориях уменьшается, а их общая площадь сокращается.

Радиационная обстановка после аварии также улучшается со временем благодаря проведению защитных мероприятий. Так, после Чернобыльской катастрофы для предотвращения разноса пыли, содержащей частицы радиоактивных веществ, асфальтировались дороги и накрывались колодцы; перекрывались крыши жилых домов и общественных зданий, где в результате выпадений скапливались радионуклиды. Местами снимался почвенный покров, так как почва была заражена полностью и являлась источником ионизирующих излучений. Проводились также специальные сельскохозяйственные мероприятия по снижению загрязнения продуктов питания.