Радиоактивное и радиационное загрязнение природной среды

Радиационное загрязнение – вызывается действием ионизирующих излучений, радиоактивное же связано с превышением естественного уровня содержания радиоактивных веществ в среде (радиоактивность – самопроизвольный распад атомных ядер, приводящий к изменению их атомного номера или массового числа, сопровождается α,β,γ излучением, которые отличаются по облучающей и ионизирующей способности, процесс самопроизвольного распада нестабильного ядра, называют радиоактивным распадом, а сам атом – радионуклеидом. Время за которое распадается половина всех радионуклеидов, принято считать временем полураспада, а число распадов в секунду – активностью. Единица измерения в СИ – Бк – Беккерель, один распад в секунду).

Для того чтобы охарактеризовать воздействие излучения на объект, применяют понятие поглощенной дозы – это количество энергии, которое получили ткани организма, единица измерения – 1 Гр = 1Дж/кг.

Эквивалентная доза – 1 Зв – Зиверт. Эквивалентная доза по отношению к поглощенной доза находятся по следующей формуле:

Д_э = kД_п

для α и β излучений k=1, а для γ и нейтронного излучения – 20.

1 Гр = 100 рад

1 Зв = 100 бэр

Экспозиционная доза характеризует величину заряда, который образуется при прохождении 1 рентгена через килограмм воздуха при нормальных условиях. 1 Р = 2.56*10^-4 Кл/Кг.

Годовая норма облучения для профессионалов в России – 5 бэр. Для населения – 0.5 бэр. 450 бэр, в этом случае 50% погибает.

Парниковый эффект

Постепенное потепление климата на планете, в результате увеличения концентрации в атмосфере таких газов как: СО₂ – основной газ, О₃, СН₄ – эффективен к непропусканию, NO_2, фреоны – CClF₃.

Эти газы пропускают солнечные лучи, однако препятствуют длинноволновому излучению (тепловому) от поверхности Земли.

солнечные лучи

Можно по закону Вина определить длину волны, излучаемую Землей:

λ = 2898/Т = [мкм], Т – температура в кельвинах.

Озоновый кризис

Озон – газ, относящийся к особо опасной группе элементов. Его взаимодействие к живым объектом ведет к летальному исходу, однако на высоте 15-35 км в стратосфере его наличие уменьшает и сводит на нет воздействие жесткого ультрафиолетового излучения.

CClF₃ + hν = CF₃ + ClO, такая реакция может происходить до 100 тысяч раз, поэтому реакция распада/восстановления озона смещается в сторону распада.

УФИ:

диапазон А 320 – 400 нм (появление витамина D)

диапазон В 280 – 320 нм (непредсказуемое излучение, до конца не изучено)

диапазон С 200 – 280 нм (взаимодействие с атомарным кислородом = озон)

Помимо антропогенного воздействия фреонов, разрушителями озонового слоя являются диоксиды углерода, диоксиды азота.

Кислотные осадки

Кислотными называют любые осадки (дождь, туман, снег), pH которого меньше чем 5.6. Источниками кислотных осадков являются присутствующие в атмосфере диоксиды серы SO₂ и азота NO_2, соединяясь с водяными парами и молекулами кислорода, мы получаем кислоту, которая выпадая из атмосферы, негативно влияет на литосферу и гидросферу (угнетает их).

Основными источниками, «поставляющими» эти газы в атмосферу, являются:

• тепловые электростанции

• транспорт

Для решения этой проблемы представлено шесть основных стратегий:

1. Замена топлива

2. Промывание угля

3. Сжигание угля в псевдоожиженном слое

4. Скрубберы

5. Альтернативные станции

6. Экономия энергии

Замена топлива

Существующие станции не выбрасывали значительное количество серы, если бы уголь не был загрязнен ею, поэтому более экологичным было бы обеспечить работу станций газом.

Промывание угля

Возможно, измельчение и очистка угля от серы, такого рода решение не рентабельно, а если и возможно, необходимо подыскать более дешевые пути решения данной проблемы.

Сжигание угля

Уголь сжигается в смеси песка с известью. Эта смесь как бы кипит под действием подаваемого воздуха. В результате сера соединяется с известью и удаляется с золой. При создании новых тепловых станций этот момент чаще всего реализуется.

Скрубберы – жидкие фильтры

Газообразные продукты сгорания пропускают через раствор извести, диоксиды серы взаимодействуют с ней и осаждаются в виде сульфата кальция KSO₄.

Альтернативные станции

В качестве их используют ветровые станции, солнечные батареи, энергию воды.

Энергосбережение

Также позволяет уменьшить количество электростанций и тем самым и выбросов соединений серы.

Смог

Различают смог:

1. Ледяной – (аляскинского типа) сочетание газообразных загрязнителей, пылевых частиц и кристаллов льда, возникающих при замерзании капелек тумана и паров отопительных систем

2. Влажный – (лондонского типа) результат сочетания густого тумана с примесью газообразных загрязнителей (дыма и отходов производства), а также пылевых частиц

3. Фотохимический – пелена едких газов и аэрозолей, возникающих под действием УФИ солнца в присутствии газовых выбросов автомашин и химических предприятий. Главным компонентом этого смога является озон в приземном слое.

Процесс появления смога очень прост по сути, это связано с тем, что существует разность температур.

т ропосфера 11000 метров, температура -50С

приземный слой, летом +15С, тогда ΔТ = 65 зимой -15С, ΔТ = 35

15