Радиоактивное загрязнение биосферы

Актуальность темы

Радиоактивное загрязнение биосферы - это превышение естественного уровня содержания в окружающей среде радиоактивных веществ. Оно может быть вызвано ядерными взрывами и утечкой радиоактивных компонентов в результате аварий на АЭС или других предприятиях, при взрыве месторождений угля и его добычи и т.п.

Ядерная энергетика, при условии строжайшего выполнения необходимых требований, более или менее экологически чище no сравнению с теплоэнергетикой, поскольку исключает вредные выбросы в атмосферу (зола, диоксиды, углерода и серы, оксиды азота и др.

     Научные открытия и развитие физико-химических технологий в XX в.  привели к появлению искусственных источников радиации, представляющих большую потенциальную опасность для человечества и всей биосферы. Этот потенциал на много порядков больше естественного радиационного фона, к которому адаптирована вся живая природа.

Естественный радиационный фон обусловлен рассеянной радиоактивностью земной коры, проникающим космическим излучением, потреблением с пищей биогенных радионуклидов и составлял в недавнем прошлом 8—9 микрорентген в час (мкР/ч), что соответствует среднегодовой эффективной эквивалентной дозе (ЭЭД = НD) для жителя Земли в 2 миллизиверта (мЗв). Рассеянная радиоактивность обусловлена наличием в среде следовых количеств природных радиоизотопов с периодом полураспада (T1/2) более 105 лет (в основном урана и тория), а также 40К, 14С, 226Ra и 222Rn. Газ радон в среднем дает от 30 до 50% естественного фона облучения наземной биоты. Из-за неравномерности распределения источников излучения в земной коре существуют некоторые региональные различия фона и его локальные аномалии, представляющих большую потенциальную опасность для человечества и всей биосферы. Этот потенциал на много порядков больше естественного радиационного фона, к которому адаптирована вся живая природа. Указанный уровень фона был характерен для доиндустриальной эпохи и в настоящее время несколько повышен техногенными источниками радиоактивности — в среднем до 11— 12 мкР/ч при среднегодовой ЭЭД в 2,5 мЗв. 









Эту прибавку обусловили: 

 а) технические источники проникающей радиации (медицинская диагностическая и терапевтическая рентгеновская аппаратура, радиационная дефектоскопия, источники сигнальной индикации и т.п.); 

б) извлекаемые из недр минералы, топливо и вода; 

в) ядерные реакции в энергетике и ядерно-топливном цикле; 

              г) испытания и применение ядерного оружия. 

              е) человек стал использовать строй материалы, радиоактивность  подчас  очень велика(гравий, глинозем, граниты.) .

Деятельность человека в несколько раз увеличила число присутствующих в среде радионуклидов и на несколько порядков — их массу на поверхности планеты Главную радиационную опасность представляют запасы ядерного оружия и топлива и радиоактивные осадки, которые образовались в результате ядерных взрывов — от добычи и обогащения урановой руды до захоронения отходов. В мире накоплены десятки тысяч тонн расщепляющихся материалов, обладающих колоссальной суммарной активностью. или аварий и утечек в ядерно-топливном цикле — от добычи и обогащения урановой руды до захоронения отходов. В мире накоплены десятки тысяч тонн расщепляющихся материалов, обладающих колоссальной суммарной активностью.

Среди существующих  видов  загрязнений – химическое, физическое, биологическое, механическое, менее изученное - радиационное. Оно значительно отличается от других загрязнений. Радиоактивные нуклиды - это ядра, характеризующиеся испусканием заряженных частиц - альфа, бета, гамма частиц. Эти частицы, попадая в организм человека, разрушают его клетки, вызывают соматическое явление и генетические изменения.

 При этом никакие  внешние воздействия – ни химическое, ни температура, ни давление, не могут изменить лавного - периода полураспада, лежащего в очень широких пределах от долей секунд, до миллиардов лет.

Для количественной характеристики воздействия излучения  на человека используют единицы: биологический эквивалент рентгена - бэр или зиверт (100 бэр). В результате  внутреннего  и внешнего облучения человек в течение года получает дозу 0,1 бэр, следовательно, за всю свою жизнь около 7 бэр.

      Радиоактивные вещества, попадающие в атмосферу при добыче угля тоже могут представлять опасность. Однако при современном уровне защитной техники этот источник радиоактивности незначителен. И я решила убедиться в этом самостоятельно. 

     Тема: Исследование радиационного фона  города Черемхово и Черемховского  угольного месторождения.

    Объект исследования: Радиационное загрязнение при добыче каменного угля.

    Предмет исследования: г. Черемхово и Черемховское угольное месторождение.

   Гипотеза: Радиационное загрязнение при добыче каменного угля и радиационный фон г. Черемхово находится на высоком уровне.

Цель исследования: Выявить радиационное загрязнение на территории г. Черемхово и  Черемховского угольного месторождения.

Задачи исследования:

1) Изучение и структурирование теоретического материала;

2) Изучение статистических данных радиационного фона г. Черемхово и  Черемховского угольного месторождения;

3) Творческая командировка на Черемховский разрез и ЧГМО г. Черемхово- отдел экологии, с целью  сбора необходимого материала для написания работы;

4) Сделать анализ  радиационного фона г. Черемхово (1993 год и 2009 г.г.) и Черемховского угольного месторождения (2009 г);

5) Сделать выводы.

Методы исследования:

контент - анализ

анализ статистических данных

наблюдения

интервьюирование 



Методологической основой исследования стали работы:

данные Черемховского разреза – Доклад на заседании ЦКР РОСНЕДРА филиал «разрез Черемховский», 

интернет ресурсы 

            с. А.П. Акимова. «Экология».

Представленная работа состоит из двух частей:

В первой-теоретической части описывается экологическое состояние окружающей среды - загрязнение атмосферного воздуха,  экологическая проблема озонового слоя, радиационное загрязнение - причина,  которого кроется в  быстром росте промышленности, сопровождающейся глобальным загрязнением природной среды.

Во второй-исследовательской части исследуется  радиационный фон г. Черемхово и Черемховского угольного месторождения. Его влияния  на организм человека.



В приложениях представлены:

1)Карты Черемховского разреза      2)Интервью

 

































1.Возникновение радиационного фона

Радиационный фон (Справка.)

      Ежегодно в мире сжигается свыше 10 млрд. т условного топлива, при этом выбрасывается в воздух более 1 млрд. т различных взвесей, среди которых много канцерогенных веществ. Согласно обзору ВНИИ Медицинской информации, за последние 100 лет в атмосферу попало более 1,5 млн. т мышьяка, 900 тыс. т кобальта, 1 млн. т кремния. Только в атмосферу США ежегодно выбрасывается более 200 млн. т вредных веществ2.

Начавшееся во второй половине ХХ века резкое потепление климата является достоверным фактом. Средняя температура приземного слоя воздуха по сравнению с 1956-1957 гг., когда проводился первый международный геофизический год, возросла на 0,7  С. На экваторе потепления нет, но чем ближе к полюсам, тем оно заметнее. За Полярным кругом оно достигает 2 С. На Северном полюсе подлёдная вода потеплела на 1 С и ледяной покров начал подтаивать снизу4. Одни учёные считают, что потепление – результат сжигания огромной массы органического топлива и выделения в атмосферу больших количеств углекислого газа, который является парниковым, т.е. затрудняет отдачу тепла с поверхности Земли. Другие, ссылаясь на изменение климата в историческое время, считают антропогенный фактор потепления климата ничтожным и связывают это явление с усилением солнечной активности.

Не менее сложна экологическая проблема озонового слоя. Истощение озонового слоя представляет гораздо более опасную реальность для всего живого на Земле, чем падение какого-нибудь сверхкрупного метеорита. Озон не допускает опасное космическое излучение до поверхности Земли. Если бы не озон, эти лучи разрушили бы всё живое. Исследования причин истощения озонового слоя планеты не дали пока окончательных ответов на все вопросы. 

         Быстрый рост промышленности, сопровождающийся глобальным загрязнением природной среды, небывало остро поставил проблему сырьевых ресурсов. 

В перспективе тревожно обстоит дело и с другим природным ресурсом, считавшимся раньше неисчерпаемым – кислородом атмосферы. При сжигании продуктов фотосинтеза прошлых эпох – горючих ископаемых, происходит связывание свободного кислорода в соединения. Ориентировочно в недрах Земли содержится 6,41015 т горючих ископаемых, на сжигание которых потребовалось бы 1,71016 т кислорода, т.е. больше, чем его насчитывается в атмосфере.

Следовательно, задолго до исчерпания запасов горючих ископаемых люди должны прекратить их сжигание, чтобы не задохнуться самим и не уничтожить всё живое.

Полагают, что запасы нефти на Земле истощатся через 200 лет, угля – через 200-300 лет, горючих сланцев и торфа – в этих же пределах. Примерно за это же время может быть исчерпано 2/3 запасов кислорода в атмосфере планеты. Следует учесть, что при возрастающих темпах потребления кислорода темпы его воспроизводства зелёными растениями неуклонно  снижаются, поскольку развивающееся производство и множащееся население наступают на природу, отбирая у нее все новые зеленые площади для построек и угодий. Каждые 15 лет площадь отчуждаемых земель удваивается и, по-видимому, предел освоения территории уже близок. Зеленые растения вытесняются не только постройками, но и расползающейся полосой загрязнения. Особенно губительно загрязнение для фитопланктона, покрывавшего сплошным слоем водную поверхность планеты. Полагают, что он воспроизводит около 34% кислорода атмосферы.

До сих пор перспективу истощения ресурсов связывают по инерции с так называемыми невозобновимыми факторами природной среды: запасами железных руд, цветных металлов, горючих ископаемых, драгоценных камней, минеральных солей и т.д. Сроки разработки месторождений этих ресурсов заведомо конечны и варьируются в зависимости от богатства содержания их в земной коре. Считается, что при нынешних темпах добычи запасов свинца, олова, меди может хватить на 20—30 лет. Сроки небольшие, а потому уже заранее изыскиваются средства компенсации и экономии дефицитного сырья. В частности, совершенствование методов добычи позволяет приступить к разработке пород с бедным содержанием нужных элементов и кое-где уже принялись за переработку отвалов горной породы. В перспективе можно будет извлекать нужные элементы в любом потребном количестве из самых распространенных в природе пород, например из гранита.

 Иначе обстоит с ресурсами, которые издавна привыкли считать возобновляющимися и которые действительно были таковыми до тех пор, пока возросшие темпы их потребления и загрязнение среды не подорвали способность комплексов к самоочищению и самовосстановлению. Причем эти подорванные способности не возобновляются сами собой, а, напротив, прогрессивно идут на убыль по мере наращивания темпов индустрии в прежнем технологическом режиме. Однако сознание людей все еще не успело перестроиться. Оно, как и техника, работает в прежнем экологически беззаботном режиме, считая воду, воздух и живую природу даровыми и неисчерпаемыми



Радиационный фон г. Черемхово и Черемховского района  и его отклик на качество окружающей среды

2.Геологические запасы угля

Черемховского месторождения участков

Подсчёт запасав угля участков выполнен методом геологических блоков на планах масштаба 1:5000.

Подсчёт запасов приведён в соответствии с утверждёнными ГКЗ СССР кондициями (протокол №634-К от 19.07.72г.), согласно которым принято:

Для подсчёта балансовых запасов углей:

-минимальная мощность пласта простого и сложного (по сумме угольных и внутрипластовых породных прослоев) строения - 1,0 м;

- максимальная зольность угля по пересечению пласта или принятой к подсчёту запасов его части с учётом 100% засорения внутрипластовыми высокозольными (А до 40%) прослоями угля и породы - 35%;

- предельный промышленный коэффициент вскрыши — 15 м /т.

Кроме того, при подсчёте запасов применены дополнения к кондициям, утверждённые протоколом согласования подсчёта запасов от 23.04.80г.

- минимальная мощность породного прослоя, подлежащего селективной выемке -1,0м;

- пачки угля, залегающие в кровле или почве пласта, включаются в пласт при условии, если мощность отделяющего их породного прослоя равна или меньше мощности пачки;

- включаются в подсчёт запасов одиночные пластопересечения с небольшими отклонениями от кондиций по мощности и зольности, расположенные среди рабочего контура пласта;

-запасы угля пласта Второго, а также изолированных линз пласта Третьего Верхнего из подсчёта запасов исключить, ввиду невозможности сохранения их в недрах и нерентабельности отработки, согласно «ТЭО промышленной значимости изолированных участков пластов угля, залегающих выше основных рабочих пластов на Северной площади Черемховского месторождения», Востсибгипрошахт, 1979г. Наряду с крепкими углями, подсчитаны запасы и частично окисленных углей, сосредоточенных в узкой полосе, примыкающей к выходу под наносы пластов Третьего и Пятого.

Геологические запасы углей участка №1 и №5 Северной площади Черемховского месторождения отнесены ко 2 группе  сложности «классификации запасов месторождений твердых полезных ископаемых». Запасы угля оцениваются по категориям В и С1, составляли В-45%,С1-55%. Протоколами утверждения запасов  Участки №1и №5 признаны для промышленного освоения. Более чем десятилетний опыт разработки участков№1и №5 Северной пощади Черемховского каменноугольного месторождения показал высокую подтверждаемость балансовых запасов.

    



              















































3.Основные принципы природосберегающих технологий



          На современном этапе развития общества разработка научного осознания единства общества и природы стимулируется необходимостью практического обеспечения такого единства. По сути дела перед обществом повсеместно встала задача экологизации техники, оптимального согласования ее с природными условиями.

За долгие годы индустриального развития набрана односторонняя инерция развития техники в экологически беззаботном режиме, и переход на качественно новый режим иногда кажется просто невыполнимым. К тому же принимаемые до сих пор меры экологизации техники радикально не решают проблемы, а лишь оттягивают ее подлинное преодоление. Борьба с загрязнением природной среды производством ведется пока преимущественно путем строительства очистных сооружений, а не путем смены существующей технологии производства. Однако одних этих мер для решения проблемы недостаточно.

Одновременно с проведением этого этапа нужно переходить к следующему, более важному и радикальному этапу — перестройке самого типа технологии производства. Необходимо переходить к безотходному производству с возможно более полной утилизацией всего комплекса веществ, поступающих в производственно-бытовую систему от горнодобывающей и заготавливающей отраслей производства.

Такая технология требует полной перестройки производства на основе создания территориально-производственных комплексов. В этих комплексах все многообразие видов производства должно быть увязано так, чтобы отходы одного вида предприятий служили сырьем для других видов и так до наиболее полной утилизации всех без исключения веществ, поступивших в систему на входе. 

           Современное производство организовано с нарушением системных принципов. Соотношение добытого и использованного в процессе производства вещества (98% и 2% соответственно) показывает, что процессы получения вещества и энергии из окружающей среды явно взяли верх над процессами утилизации изъятого вещества. Таким образом, экологический кризис запрограммирован в существующей технологии производства.

Но из этого не следует, что техника в принципе несовместима с природными процессами. Она вполне совместима с ними, но при условии, чтобы производство было построено в соответствии с законами системной целостности саморегулирующихся систем.

Переход на качественно новую технологию производства с замкнутым циклом использования вещества позволит резко сократить потребление материалов из окружающей среды. За исключением небольших потерь в результате рассеивания, распыления и т. д. все вещество при новой технологии будет циркулировать в социальной среде, и новые количества вещества будут требоваться лишь для расширенного воспроизводства и компенсации неизбежных потерь, т.е. примерно так, как в живой природе. Если бы живая природа с самого начала встала на тот же путь использования вещества, по которому пошел человек, то от всей огромной массы нашей планеты при существующих биогенных темпах миграции элементов уже давно бы ничего не осталось. Способом преодоления противоречия между нарастанием интенсивности метаболических процессов в живой природе и ограниченным количеством вещества в неживой природе планеты стали круговороты вещества. 

Вывод: Быстрыми темпами происходит загрязнение атмосферы. Пока основным средством получения энергии остаётся сжигание горючего топлива, поэтому с каждым годом возрастает потребление кислорода, а на его место поступают углекислота, окислы азота, окись углерода, а так же огромное количество сажи, пыли и вредных аэрозолей.

 

      









































II.Исследование радиационного фона г.  Черемхово и Черемховского района

1. Социально-экологические проблемы

	современности Черемхово

 Экологические проблемы современности по своим масштабам условно могут быть разделены на локальные, региональные и глобальные и требуют для своего решения неодинаковых средств и различных по характеру научных разработок. 

	Примером региональных экологических проблем может служить Черемхово –  со всех сторон  окруженный терриконами, насыпями, котлованами, кроме того, загрязняет окружающую среду частный сектор с  печами и дымами, высокая радиоактивность почв  в районах, прилегающих к горным выработкам.

 В городе Черемхово я провела  исследование по выявлению радиоактивного загрязнения.  Использовали при этом прибор «Белла»

Каталог выявленных участков и предметов содержащих  радиоактивные вещества. (Табл.1)































Сводные результаты радиационного обследования (2010г.)

(Табл.1)

№ п/п

местонахождение

Форма нахождения

Характеристика участка загрязнения

Дата выявления

1

		

Окраина города

Террикон

Золо-шлак

25 мкР/час

9.03.10

2

Окраина города

Террикон

Золо-шлак

32 мкР/час

10.03.10

3

Окраина города

Железная дорога

Полотно железной дороги

8 мкР/час

9.03.10

4



Внутри города

Шоссе

асфальтовое покрытие

10 мкР/час

11.03.10

5

Внутри города

Пешеходная дорога

асфальтовое покрытие

7 мкР/час

11.03.10























Сводные результаты радиационного обследования (1993г.)

                                                                                                 (Табл.2)

№ п/п

местонахождение

Форма нахождения

Характеристика участка загрязнения

Дата выявления

1

		

Окраина города

Террикон

Золо-шлак

32 мкР/час

08.06.93

2

Окраина города

Железная дорога

Полотно железной дороги

8 мкР/час

08.06.93

3



Внутри города

Шоссе

асфальтовое покрытие

10 мкР/час

08.06.93

4

Внутри города

Пешеходная дорога

асфальтовое покрытие

8 мкР/час

08.06.93



Вывод: В результате работ было выявлено, что общий радиационный фон городской территории варьирует в пределах  от 7-32 мкР/час. При чем минимальная гамма – фон от 7- 10 мкР/час приурочен к окрестностям  железной дороги  и асфальтовому покрытию автомобильных и пешеходных дорог. Несколько превышенной гамма – фон 18-25 мкР/час приурочивается к шлакам угля, постройкам из шлакоблоков, пешеходным дорожкам , отсыпанным золо - шлаковым материалом. Радиоактивностью от 25-32 мкР/час характеризуются терриконы угля. Мы сравнили данные 1993 года с нашими данными и пришли к выводу, что особых изменений в радиационном фоне не наблюдается.









2.Радиационное обследование территории

Черемховского каменноугольного месторождения



Наименование объекта, его адрес: г. Черемхово

Назначение объекта: Участок горных работ №3, филиала разреза Черемховский

Дата измерения: 9 апреля 2009 г.





Средства измерения

                                                                                                                                     (Табл.3)

    №      



Тип прибора

Заводской №

№ свидетельства о госпроверке

Кем выдано свидетельство

Основная погрешность измерения

     1

ДБГ 04А

7642

153/161

ИЦСиС

   5%

     2

СРП68.01

1465

336/138

ИЦСиС

   7%

























Результаты измерений МЭД гамма- излучения.

                                                                                    (Табл.4)



 

   №

Место измерения

Среднее значение мкРв/ч



    №

Место измерения

Среднее значение мкРв/ч



Траншея 2





Траншея 2



   1

Точка 1

    0,15

   14

Точка 14

   0,14

   2

Точка 2

   0,12

   15

Точка 15

   0,12

   3

Точка 3

   0,14

   16

Точка 16

   0,13

   4

Точка 4

   0,12

   17

Точка 17

   0,13

   5

Точка 5

   0,12

   18

Точка 18

   0,17

   6

Точка 6

   0,10

   19

Точка 19

   0,18

   7

Точка 7

   0,12

   20

Точка 20

   0,14

   8

Точка 8

   0,11

   21

Точка 21

   0,17

   9

Точка 9

   0,11

   22

Точка 22

   0,16

   10

Точка 10

   0,11

   23

Точка 23

   0,16

   11

Точка 11

   0,15

   24

Точка 24

   0,17

   12

Точка 12

   0,14

   25

Точка 25

   0,18

   13

Точка 13

   0,13

   26

Точка 26

   0,14













                                                                                                                           (табл.5)



     №

Место измерения

Среднее значение мкРв/ч



   №

Место измерения

Среднее значение мкРв/ч



Траншея 3





Траншея 3



   27

Точка  1

   0,15

   40

Точка 14

   0,15

   28

Точка 2

   0,12

   41

Точка 15 

   0,14

   29

Точка 3

   0,16

   42

Точка 16

   0,13

   30

Точка 4

   0,12

   43

Точка 17

   0,12

   31

Точка 5

   0,14

   44

Точка 18

   0,12

   32

Точка 6

   0,17

   45

Точка 19

   0,10

   33

Точка 7

   0,12

   46

Точка 20

   0,15

   34

Точка 8

   0,14

   47

Точка 21

   0,17

   35

Точка 9

   0,16

   48

Точка 22

   0,18

   36

Точка 10

   0,12

   49

Точка 23

   0,14

   37

Точка 11

   0,12

   50

Точка 24

   0,17

   38

Точка 12

   0,10

   51

Точка 25

   0,18

   39

Точка 13

   0,15

   52

Точка 26

   0,14







   №

Место измерения

Среднее значение мкРв/ч



   №

Место измерения

Среднее значение мкРв/ч



Штабель



   

Штабель



   51

Точка  1

   0,13

   59

Точка  9

   0,15

   52

Точка  2

   0,12

   60

Точка  10

   0,12

   53

Точка  3

   0,17

   61

Точка  11

   0,15

   54

Точка  4

   0,13

   62

Точка  12

   0,17

   55

Точка  5

   0,10

   63

Точка  13

   0,17

   56

Точка  6

   0,14

   64

Точка  14

   0,12

   57

Точка  7

   0,18

   65

Точка  15

   0,15

   58

Точка  8

   0,10

   66

Точка  16

   1,5



















                                            











Резюме:

1.     В целом на территории г. Черемхово радиационную обстановку   можно считать нормальной. По предварительным данным основным источником поступления радиации в жилые помещения являются золо-шлаки, хорошо используемые в гражданском строительстве. Этот материал характерен  повышенным естественным содержанием радионуклидов урана (радия и тория). Особенно в осенне-зимний период, когда происходит гемертизация помещений из строительных конструкций. Поэтому надо заменять золо-шлаки, на более безвредный материал, а также чаще проветривать помещения. 

        Для решения таких проблем уже нужны научные исследования. В первом случае – разработка рациональных методов поглощения дымовых и газовых аэрозолей, во втором – выяснение влияния на здоровье населения длительного воздействия слабых доз радиации и разработка методов дезактивации почв.

       Быстрыми темпами происходит загрязнение атмосферы. Пока основным средством получения энергии остаётся сжигание горючего топлива, поэтому с каждым годом возрастает потребление кислорода, а на его место поступают углекислота, окислы азота, окись углерода, а так же огромное количество сажи, пыли и вредных аэрозолей.

2. Мощность эквивалентной дозы на территории не превышает фоновых значений МЭД для Иркутской области, локальных источников ионизирующего излучения не обнаружено.



Итог: В результате проведенного мной исследования моя гипотеза оказалась опровергнутой. Не смотря на развитие добычи угля в нашем городе, радиационный фон не превышает допустимых норм. 

		

	

	













Библиография:

1. Будыко  М.И. «Современные проблемы экологии» -М.:1994г. 307с.

2. Данные Черемховского разреза – Доклад на заседании ЦКР РОСНЕДРА филиал «разрез Черемховский».

3. Интернет ресурсы. (www.yandex.ru.)  

4. Максаковский  В.П. Учебник географии -10 класс 

5. Раковская  Э.М. Учебник географии - 8 класс

6. Цветкова В.И. «Экология, Учебник» - М.: 1999г























                    

              Приложение:









                                    









Интервью взято у специалиста отдела по охране труда и промышленной безопасности – Шевцовой И.К.

1.Проводились ли в прошлые года подобные измерения радиационного фона угольных месторождений?

-Нет, подобных измерений не проводилось. Раньше подобных требований не было.

2.Как Вы думаете, радиационный фон г. Черемхово превышает допустимых норм? И почему?

-Я думаю, что не превышает. Благодаря новым технологиям выброс радиации в атмосферу незначителен.

3.Как Вы думаете, нужно ли проводить какие-либо мероприятия по улучшению экологии г. Черемхово?

-Конечно нужно. Возможно, уровень радиации у нас невелик, но пыли и грязи более, чем достаточно и дышать этим, несомненно опасно. 





1