Глобальные и локальные проблемы экологии.
Экологическая безопасность и экологический риск

Загрязнение окружающей среды

Загрязнение – изменение параметров окружающей среды, оцениваемое как негативное, и которое при определенных условиях может нанести вред или угрожать жизни живым организмам.

Классификация загрязнений

    В экологии обычно различают следующие виды загрязнения:
    Механическое – загрязнение химически инертным мусором, протаптывание тропинок и прочее механическое воздействие на среду, в том числе и инертный космический мусор
    Химическое – загрязнителем являются вредные химические соединения, тяжелые металлы и пр., в том числе, аэрозольные загрязнения.
    Биологическое – загрязнителем являются не свойственные экосистеме организмы, включая загрязнение микробиологическое. Наиболее известный пример – бесконтрольно расплодившиеся в Австралии кролики.
    Физическое (физическими полями) – включает тепловое (излишние нагрев или охлаждение среды), световое (излишнее или недостаточное освещение), шумовое (или акустическое), электромагнитное, радиоактивное (обычно превышение естественного радиоактивного фона или повышение в среде концентрации нехарактерных радионуклидов).
    Визуальное загрязнение – порча естественных пейзажей постройками, проводами, мусором, шлейфами самолётов и т. д.

Физические поля как загрязнители

    Рассматривая физические поля, следует отметить, что за исключением вторичных эффектов действия сильных и слабых взаимодействий (остаточные продукты радиоактивного распада), никаких остаточных продуктов самого воздействия не возникает. Поэтому физические поля можно обнаружить только непосредственно в течение времени их действия на окружающую среду. После прекращения воздействия обнаружить их следы, как правило, можно лишь косвенно, по остаточной реакции объектов, прежде всего, живой природы.
    По характеру воздействия на организм различают следующие типы воздействий:

•  электромагнитные, электростатические и магнитостатические поля;
•  акустические (включая вибрации);
•  электроакустические;
•  гравитационные;
•  радиационные (как вторичное проявление действия сильных и слабых взаимодействий);
•  биологические (как проявление воздействия комплекса полей, порождаемых жизнедеятельностью биообъекта,– например, гипноз)

    К радиоактивному воздействию (т.е. непосредственно связанному с перестройкой внутренней структуры атома), следует отнести α-, β-, γ- излучения и поток нейтронов n).
    То, что переносчиками взаимодействий являются дискретные частицы (кванты поля), приводит к важным следствиям в механизме воздействия физических полей на природные объекты. А именно, характер воздействия физического поля на объекты природы определяется не только характером и суммарной энергией самого поля, но, в существенной степени, энергетическими характеристиками его носителя.

Техногенное химическое загрязнение среды

    Подсчитано, что в начале 80-х гг. 20 в. в результате хозяйственной деятельности человека в биосферу поступило более 200 млн. т углекислого и около 146 млн. т сернистого газа, 53 млн. т оксидов азота и другие химические соединения. Побочными продуктами деятельности промышленных предприятий явились также 33 млрд. м³ неочищенных сточных вод и 250 млн. т пыли. Нетрудно догадаться, что к началу 21 в. количество аэрозолей (взвешенных в воздухе частиц) и вредных газообразных соединений (оксидов серы, углерода, азота, соединений фтора, хлора и др.) в биосфере значительно возросло. Это очень опасно, поскольку, по оценке Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), из более 500 тыс. практически используемых человеком химических соединений (всего известно более 6 млн. соединений) около 40 тыс. обладают вредными для человека свойствами, а 12 тыс. являются токсичными.
    Особую тревогу вызывает загрязнение атмосферы сернистым газом, который образуется в ходе переработки сернистых соединений. При взаимодействии сернистого газа с кислородом воздуха и атмосферной влагой образуется SO₃, а затем H₂SO₄:

2 SO₂ + О₂ → 2 SO₃, SO₃ + Н₂О → H₂SO₄.

    В результате дождь и снег оказываются подкисленными (рН < 5.6). Кислотные осадки приводят к гибели лесов, превращению озер, рек и прудов в безжизненные водоемы, что влечет за собой уничтожение сообществ растений и животных. Кроме того, они усугубляют тяжесть течения заболеваний дыхательных путей животных и человека.
    Попадание в верхние слои атмосферы оксидов азота и фреонов, широко применяемых в качестве аэрозольных распылителей и хладоагентов в холодильных установках, может привести к ослаблению озонового слоя, который не пропускает к поверхности Земли ультрафиолетовое излучение, губительное для всех живых организмов.
    Выбросы в естественные водоемы нефти и нефтепродуктов могут резко замедлить обмен газами между атмосферой и гидросферой и привести к гибели обитателей морей и океанов.
    Негативные последствия влечет и научно необоснованное применение для подкормки культурных растений больших доз минеральных и органических удобрений, в частности, нитратов. Интенсивное поступление нитратов в растения приводит к тому, что они не полностью включаются в обменные процессы и накапливаются в листьях, стеблях и корнях. Для самих растений избыток нитратов обычно особой опасности не представляет, но при попадании в организм теплокровных животных с пищей они превращаются в более токсичные соединения. Накопления последних в организме человека вызывают тяжелые нарушения обмена веществ, аллергию, нервные расстройства, а некоторые из них способны вызывать злокачественные новообразования.
    Еще одна современная проблема – использование пестицидов. В середине 20 в. более трети урожая отдавалось на откуп вредным насекомым, грибкам, сорнякам. Некоторые виды насекомых и клещей наносят громадный ущерб и здоровью человека, являясь переносчиками заразных болезней: малярии, энцефалита, тифа, сонной болезни и многих других. Поэтому, когда химики разработали вещества, способные их уничтожать, на мгновение показалось, что человек стал воистину всесильным. Спасительные вещества назвали пестицидами (лат. pestis – чума, зараза и греч. cido – убиваю). Арсенал пестицидов насчитывает тысячи веществ, эффективно уничтожающих насекомых (инсектициды), клещей (аиарициды), грибы (фунгициды), сорняки (гербициды). Но вскоре обнаружилась и обратная сторона медали – многие пестициды оказались очень ядовиты не только для вредителей, но и для человека. Каждый год в мире регистрируется несколько десятков тысяч острых отравлений ими, но это только верхушка айсберга, поскольку в большинстве своем действуют они скрытно, исподволь отравляя организм. Последствием становятся многие заболевания – от легких аллергических реакций до рака.
    Одним из первых пестицидов, триумфально прошедших по миру, стал ДДТ («дуст»). Однако оказалось, что каким-то образом ДДТ в опасных концентрациях накапливается в организме беременных женщин, приводя к мертворождениям и развитию тяжелых пороков у новорожденных детей. Кроме того, даже в небольших дозах он вызывает токсические гепатиты, гастриты, бронхиты, поражает почки и нервную систему.
    Жители городских квартир и огородники имеют дело с инсектицидами другого типа – тиофосом, карбофосом, хлорофосом, метафосом, фирменные названия которых могут быть весьма причудливыми и даже поэтичными. Суть их от этого, однако, не меняется – все они относятся к фосфорорганическим соединениям, являясь прямыми родственниками нервно-паралитических газов.
    Не менее серьезна проблема воздействия пестицидов на детей, находящихся в утробе матери. Даже ничтожные концентрации этих ядов ведут к серьезным нарушениям физического и умственного развития детей.
    Синильная кислота и ее соли, цианиды, относятся к наиболее токсичным веществам и вызывают тяжелейшие отравления как при приеме внутрь, так и при вдыхании. Синильная кислота и цианиды широко используются в производстве синтетических волокон, полимеров, оргстекла, в медицине, для дезинфекции, борьбы с грызунами, окуривания плодовых деревьев. Кроме того, синильная кислота является боевым отравляющим веществом. Но отравиться ей можно и совсем в безобидной ситуаций – в результате потребления в пищу зерен некоторых фруктов, в семенах которых содержатся гликозиды, высвобождающие в желудке синильную кислоту (миндаль, косточки абрикосов и вишни и т.д.).

Рис.5.17. Тепловая электростанция (ТЭС).

Таблица 5.1. Доля теплоэнергетических комплексов (ТЭК) и ТЭС
в воздействии на окружающую среду России.

    В то же время, несмотря на меры по защите от вредных выбросов, современные теплоэнергетические объекты являются крупными комплексами, которые имеют разностороннее влияние на многие сферы жизни и деятельности общества (табл. 5.1). Масштабы этого воздействия – огромны. Помимо долгоживущих радионуклидов (см. ниже) опасными компонентами их дымовых газов (особенно угольных ТЭС) являются твердые частицы, диоксид серы, окислы азота и углекислый газ. Кроме того, в дымовых газах содержатся ароматические углеводороды канцерогенного воздействия, пары соляной и плавиковой кислот, токсичные металлы.

Эффекты концентрации веществ в пищевых цепях

    Число различных синтетических веществ, выбрасываемых в окружающую среду стало быстро возрастать после второй мировой войны. Как указывалось выше, это, прежде всего гербициды и пестициды, предназначенные для уничтожения сорняков и насекомых, наносящих вред урожаям, домашнему скоту и самому человеку, включая ДДТ, диэлдрин и алдрин.

Рис. 5.18. количество ДДТ, заключенное в биомассе организмов, находящихся на разных трофических уровнях пищевой цепи. Цифрами выражено количество весовых единиц ДДТ, приходящееся на 1 млн. весовых единиц биомассы.

   В середине 60-х годов неожиданным для многих явилось сообщение о том, что ДДТ обнаружен в печени пингвинов в Антарктиде – месте весьма удаленном от районов возможного применения ДДТ. Предполагается, что в этом «виноваты» трофические цепи. На рис. 5.18 показано, какие количества ДДТ содержатся на различных трофических уровнях в пищевой цепи.
    Еще один пример. Большое Чистое озеро в Калифорнии служило местом отдыха, в частности рыбной ловли. В 1940-е годы нарушение естественной экосистемы из-за эвтрофизации (обогащение питательными веществами) привело к увеличению популяций мелких двукрылых насекомых. В 1949, 1954 и 1957 гг. эти популяции были обработаны распыленным ДДД (вещество, сходное с ДДТ).
    В результате первой и второй обработки было уничтожено около 99% этих насекомых, но они быстро восстановили свою численность, а третья обработка ДДД почти не оказала действия. Анализ небольших рыб, выловленных в озере, показал, что содержание ДДД в мышцах рыб, употребляемых человеком в пищу, составило в относительных единицах (1-200)·10^–6, а в жировой ткани (40-2500)·10^–6. Популяция западных поганок, насчитывавшая около 1000 особей и кормившаяся на озере, вымерла, а содержание ДДД в их жировых тканях достигло 1600·10^–6.

Химическое оружие и захоронения боевых отравляющих веществ

    Несмотря на то, что во всем мире химическое оружие интенсивно уничтожается, знать о нем необходимо. Раньше с ним знакомили на курсах по гражданской обороне, и большинство людей имели о химическом оружии хотя бы общее представление. Сейчас оно упоминается только в аспекте разоружения или экологических катастроф, однако менее опасным оно от этого не стало. К тому же, игнорируя всевозможные Конвенции по запрещению химического оружия, до сих пор почти все ведущие в военном отношении страны имеют колоссальные его арсеналы, а в ряде случаев продолжают вести дальнейшие его разработки, в том числе в области создания психохимического оружия.

    Датой рождения химического оружия принято считать 22 апреля 1915 года, когда около 17 часов со стороны немецких позиций в долине реки Ипр появилась полоса серо-зеленоватого тумана, ветром сносимого в сторону французских частей. Это был ядовитый хлор, 180 тонн которого всего за 5 минут были выпущены немецкими войсками. В результате газовой атаки было поражено более 15 тысяч человек, треть из которых – смертельно. Непробиваемый до этого фронт был прорван.
    В 1917 г. германская армия, примерно в том же месте, применила против французов самый страшный газ первой мировой войны, получивший свое название от реки Ипр – иприт. Боевая эффективность иприта настолько превосходила все известные в то время отравляющие вещества, что его стали величать «королем газов». Но самое страшное свойство иприта – его способность влиять на наследственность – было обнаружено лишь в начале пятидесятых годов. По этому признаку он похож на ионизирующую радиацию, вследствие чего его еще называют «лучевым ядом». Те, кто выжил после ипритных атак, очень скоро умер от лейкозов и других раковых заболеваний. В последний год первой мировой войны 50% артиллерийских снарядов, выпущенных немцами, были химическими.
    Ко второй мировой войне все страны подошли с фантастическими арсеналами химического оружия. Даже трудно себе представить, что случилось бы, если бы его все-таки применили. Помимо отравляющих веществ, «опробованных» во время первой мировой, в Германии незадолго до начала войны были созданы самые опасные боевые яды – нервнопаралитические газы.
    После второй мировой войны эпицентр разработки химического оружия переместился из Германии в США. Помимо дальнейшего совершенствования нервнопаралитических газов («плеяда» так называемых «V-газов», во много раз более токсичных, чем зоман), ведутся самые интенсивные разработки психохимического оружия, действующего на мозг и центральную нервную систему.
    Химическое оружие после войны не только разрабатывалось, но и применялось. Американцы использовали его во время войны в Корее в 1952-1953 гг. и во Вьетнаме десять лет спустя. Например, только за первую половину 1966 г. в Южном Вьетнаме с американских самолетов было сброшено более 1.3 млн. галлонов отравляющих веществ на общей площади около 21 тыс. га. До сих пор значительная часть территории Вьетнама напоминает безжизненную пустыню.

    Сейчас массированное применение отравляющих веществ маловероятно – слишком пристально следит за этим мировое сообщество. Однако появилась опасность другого рода – экологическая. Так, например, после окончания второй мировой войны огромные количества боевых отравляющих веществ (около 200 тыс. т) были затоплены на небольшой глубине в прибрежных водах Балтийского моря. Под действием морской воды за прошедшие более чем полвека емкости с боевыми ядами, а это, в основном, иприт, стали ветхими, некоторые из них уже разрушаются.
    Недавно на дне Черного моря были обнаружены сотни контейнеров с отравляющими веществами. Если хотя бы одна бочка даст течь – локальной экологической катастрофы не избежать. Если же произойдет массовый выброс боевых ядов, то не избежать глобальной экологической катастрофы (рис.5.20).

Рис.5.20. Места в Крыму, в которых обнаружены захоронения контейнеров с отравляющими веществами.

    На территории России и вблизи ее границ есть много и других точек, где соседство людей с сверхтоксичными отравляющими веществами гораздо более тесное, чем это допустимо. Так, в 2001 г. Саратовский военный институт радиационной, химической и биологической защиты опубликовал список более чем 200 объектов на территории России, где до сих пор находятся боевые отравляющие вещества. Такие захоронения можно обнаружить даже на территории Москвы.
    Международное обсуждение вопроса о запрещении химического оружия началось в 1968 г. Его проводил Комитет по разоружению, состоявший из 18 государств, который после многочисленных изменений названия и состава был преобразован в 1984 г. в Конференцию по разоружению. В 1992 г. Конференция предоставила Генеральной Ассамблее ООН свой ежегодный отчёт, который содержал текст Конвенции о запрещении химического оружия (КХО), которая вступила в силу 29 апреля 1997 г. 13 стран заявили о наличии у себя заводов по производству ХО: Босния и Герцеговина, Китай, Франция, Индия, Иран, Ирак, Япония, Ливия, Россия, Сербия, Великобритания, США и 1 неназванная страна (именуемая в сообщениях как «A State Party»).
    Утверждается, что к 2007 году все заводы по производству ХО были остановлены, а 94 % были ликвидированы или переоборудованы под гражданские нужды.
    После распада СССР Россия осталась обладательницей крупнейших в мире запасов химического оружия – 40 тыс. т (по весу). Арсеналы данного вида оружия массового поражения имелись только в РСФСР, в других республиках их не оказалось. Россия объявила о наличии у себя химоружия на семи объектах – кожно-нарывного действия в Горном (Саратовская обл.) и Камбарке (Удмуртия), а также нервно-паралитического действия в Щучьем (Курганская обл.), Почепе (Брянская обл.), Марадыковском (Кировская обл.), Леонидовке (Пензенская обл.) и Кизнере (Удмуртия). Примерно 4/5 запасов составляют нервно-паралитические ОВ и 1/5 – кожно-нарывные. При этом наибольшую проблему с точки зрения безопасности представляли собой устаревшие запасы кожно-нарывных ОВ, находящиеся в Камбарке со времен второй мировой войны.
    В связи с финансовыми трудностями Россия не уложилась в первые два этапа программы по уничтожению ХО. Кроме того, ситуацию осложняли протесты местных властей и населения. Положение стало меняться только в 2000-х годах, и выполнение программы пошло ускоренными темпами. По состоянию на сентябрь 2010 г. в России было уничтожено 48.4 % имеющихся запасов.
    В США химическое оружие хранилось на восьми объектах: Абердин (штат Мэриленд), Эннистон (Алабама), Лексингтон (Кентукки), Ньюпорт (Индиана), Пайн-Блафф (Арканзас), Пуэбло (Колорадо), Дезерт (Юта) и Уматилла (Орегон). США начали уничтожать свое ХО с опережением графика. Первые 25 % они ликвидировали уже к концу 2001 г. Однако в дальнейшем процесс уничтожения несколько замедлился, и к 2005 году ими было уничтожено чуть более 1/3 запасов. По состоянию на октябрь 2010 г. США уничтожили 80% от общего количества запасов химического оружия.

Радиоактивное загрязнение среды

    Так исторически сложилось, что в общественном сознании сформировалось неадекватное восприятие техногенных рисков различной природы. В настоящее время существует устойчивый стереотип, согласно которому основными источниками поступления естественных радионуклидов (ЕРН) на поверхность Земли считаются урановые рудники и атомный энергетический комплекс с его ядерными реакторами.
    Однако более детальное знакомство с проблемой свидетельствует о том, что атомная энергетика в современном мире дает всего лишь не более 0.1% от всей дозы облучения людей на Земле. На порядок больше вклад в радиоактивное облучение привносят выбросы ТЭС и ТЭЦ, работающих на органическом топливе – угле, сланце, нефти, которые, наряду с другими энергетическими предприятиями, работающими на этом же топливе, являются самым мощным источником поступления радионуклидов (РН), и в частности радона, в атмосферу. Так, по данным многочисленных исследований, выбросы газообразных радиоактивных изотопов ²²⁰Rn и ²²²Rn, не улавливаемых действующими системами очистки ТЭС, составляют в среднем за год около 6∙10¹⁰ Бк/ГВт (эл.). К этому следует добавить, что согласно проведенной оценке, количество извлекаемых при добыче угля ЕРН в Российской Федерации превышает количество извлекаемых ЕРН при эксплуатации урановых месторождений. При сжигании угля, даже у современных ТЭС, работающих на угле с содержанием золы не более 10 % и оборудованных фильтрующей системой, позволяющей задерживать 97.5 % золы, РН практически полностью попадают во внешнюю среду. В результате, удельная активность выбросов ТЭС в 5-10 раз выше, чем для АЭС.
    В этом контексте исключительное значение в характере и особенностях реакции общества, средств массовой информации (СМИ) и тем более пострадавшего населения приобретают радиационные аварии на атомных объектах и особенно те из них, которые сопровождаются выбросами и сбросами радиоактивных материалов в окружающую среду. Подобного рода аварии, если они квалифицируются как крупномасштабные, приводят к радиоактивному загрязнению больших территорий и, следовательно, вовлечению в орбиту их влияния значительных контингентов населения. Реакции на такого рода аварии и, особенно на их радиологические последствия со стороны общества, политиков, СМИ и пострадавшего населения продолжаются в течение десятилетий. Так, например, катастрофа на Чернобыльской АЭС, без преувеличения всколыхнула все человечество, и память об этой трагедии, вне всякого сомнения, будет жить в сознании не одного поколения людей.
    В то же время, происходят крупномасштабные аварии в других отраслях промышленности, не связанных напрямую с ионизирующими излучениями, которые сопровождаются огромными безвозвратными и санитарными потерями: гибелью сотен и тысяч людей, массами пострадавших от увечий, отравлений и других причин, а также экологическими катастрофами (например, авария на химическом предприятии в Бхопале, взрыв продуктопровода в Башкирии, прорыв дамбы на золотодобывающей фабрике в Румынии, авария на Саяно-Шушенской ГЭС). Последствия этих аварий через достаточно непродолжительное время перестают быть предметом обостренного внимания СМИ и международной общественности, несмотря на трагические медико-биологические последствия этих катастроф.
    Безусловно, наибольший ущерб окружающей среде в плане радиоактивного загрязнения наносят аварии на объектах ядерного комплекса и ядерные взрывы в атмосфере. Что касается аварий, то, по-видимому, вследствие более внимательного отношения к ядерной отрасли, как общественности, так и специалистов, их число относительно не велико.

Рис. 5.21. Процентная доля облучения тела человека дозами ионизиру¬ющего излучения, получаемыми от различных источников.

    Из официальных источников известно, что за все время использования атомной энергетики в мире официально зафиксировано около 150 аварийных случаев выбросов радионуклидов в биосферу, но только 11 значительных аварий, из которых 4 связаны с работой АЭС. При этом основная часть из них была обусловлена не столь самой атомной энергетикой, сколько человеческим фактором, а на первых порах – не полным пониманием процессов, происходящих в ходе ядерных превращений.
    Самые первые в истории крупные радиационные аварии произошли в ходе наработки ядерных материалов для первых атомных бомб.
    1 сентября 1944 г. в США, штат Теннеси, в Ок Риджской национальной лаборатории при попытке прочистить трубу в лабораторном устройстве по обогащению урана произошел взрыв гексафторида урана, что привело к образованию опасного вещества гидрофтористой кислоты. Пять человек, находившихся в это время в лаборатории, пострадали от кислотных ожогов и вдыхания смеси радиоактивных и кислотных паров.
    В СССР первая серьезная радиационная авария произошла 19 июня 1948 г., на следующий же день после выхода атомного реактора по наработке оружейного плутония (комбинат «Маяк» в Челябинской области) на проектную мощность. В результате недостаточного охлаждения нескольких урановых блоков произошло их локальное сплавление с окружающим графитом. В течение девяти суток канал расчищался путем ручной рассверловки. В ходе ликвидации аварии облучению подвергся весь мужской персонал реактора, а также солдаты строительных батальонов, привлеченные к ликвидации аварии.
    3 марта 1949 г. в результате массового сброса комбинатом «Маяк» в реку Теча высокоактивных жидких радиоактивных отходов облучению подверглись около 124 тыс. человек в 41 населенном пункте. Наибольшую дозу облучения получили 28 100 человек, проживавших в прибрежных населенных пунктах по реке Теча. Средняя индивидуальная доза составила 210 мЗв (по данным врачей-радиологов, говорить об остром лучевом поражении организма человека можно при получении радиоактивной дозы облучения свыше 500 мЗв; при дозах от 1000 до 2000 мЗв у пятой части пострадавших возможен летальный исход, а при дозах свыше 7000 мЗв процент выживающих равен нулю).
    12 декабря 1952 г. в Канаде произошла первая в мире серьезная авария на АЭС. Техническая ошибка персонала АЭС Чолк Ривер (штат Онтарио) привела к перегреву и частичному расплавлению активной зоны реактора. Тысячи кюри продуктов деления попали во внешнюю среду, а около 3800 м³ радиоактивно загрязненной воды было сброшено прямо на землю, в мелкие траншеи неподалеку от реки Оттавы.
    29 сентября 1957 г. произошла авария, получившая название «Кыштымская». В хранилище радиоактивных отходов ПО «Маяк» взорвалась емкость, содержавшая радиоактивные вещества. Специалисты оценили мощность взрыва в 70-100 т в тротиловом эквиваленте. Радиоактивное облако от взрыва прошло над Челябинской, Свердловской и Тюменской областями, образовав так называемый Восточно-Уральский радиоактивный след площадью свыше 20000 км². По оценкам специалистов, с момента взрыва до эвакуации с промплощадки комбината разовому облучению до 100 Р подверглись более пяти тысяч человек. В ликвидации последствий аварии в период с 1957 по 1959 год участвовали от 25 до 30 тыс. военнослужащих.
    10 октября 1957 г. в Великобритании в городке Виндскейл произошла крупная авария на одном из двух реакторов по наработке оружейного плутония. Вследствие ошибки, допущенной при эксплуатации, температура топлива в реакторе резко возросла, и в активной зоне возник пожар, продолжавшийся около четырех суток. В результате сгорели 11 т урана, а в атмосферу попали радиоактивных вещества. Радиоактивные осадки загрязнили обширные области Англии и Ирландии. Радиоактивное облако достигло Бельгии, Дании, Германии, Норвегии.
    В апреле 1967 г. произошел очередной радиационный инцидент в ПО «Маяк». Озеро Карачай, которое ПО «Маяк» использовало для сброса жидких радиоактивных отходов, сильно обмелело; при этом оголилось 23 га прибрежной полосы и дна озера. Радиоактивную пыль из высохших донных отложений разнесло ветром далеко за пределы озера: была загрязнена территория площадью 1800 км², на которой проживало около 40 тыс. человек.
    Самым серьезным инцидентом в атомной энергетике США стала авария на АЭС Тримайл Айленд в штате Пенсильвания, произошедшая 28 марта 1979 г. В результате серии сбоев в работе оборудования и грубых ошибок операторов на втором энергоблоке АЭС произошло расплавление 53% активной зоны реактора. Произошел выброс в атмосферу инертных радиоактивных газов ксенона и йода. Кроме того, в реку Сукуахана было сброшено 185 м³ слаборадиоактивной воды. Из района, подвергшегося радиационному воздействию, было эвакуировано 200 тыс. человек.
    В апреле 1986 г. на четвертом блоке Чернобыльской АЭС произошла крупнейшая ядерная авария в мире – с частичным разрушением активной зоны реактора и выходом осколков деления за пределы зоны. По свидетельству специалистов авария произошла из-за попытки проделать эксперимент по снятию дополнительной энергии во время работы основного атомного реактора. В атмосферу было выброшено 190 т радиоактивных веществ. Восемь из 140 т радиоактивного топлива реактора оказались в воздухе. Другие опасные вещества попали в атмосферу в результате пожара, длившегося почти две недели. Люди в Чернобыле подверглись облучению в 90 раз большему, чем при падении бомбы на Хиросиму. В результате аварии произошло радиоактивное заражение в радиусе 30 км. Была загрязнена территория площадью 160000 км². Пострадали северная часть Украины, Беларусь и запад России.
    30 сентября 1999 г. произошла крупнейшая авария в истории атомной энергетики Японии. На заводе по изготовлению топлива для АЭС в научном городке Токаймура (префектура Ибараки) из-за ошибки персонала началась неуправляемая цепная реакция, которая продолжалась в течение 17 часов. Облучению подверглись 439 человек, 119 из них получили дозу, превышающую ежегодно допустимый уровень. Трое рабочих получили критические дозы облучения. Двое из них скончались.
    9 августа 2004 г. произошла авария на АЭС «Михама», расположенной в 32 км к западу от Токио на острове Хонсю. В турбине третьего реактора произошел мощный выброс пара температурой около 200⁰C. Находившиеся рядом сотрудники АЭС получили серьезные ожоги. Утечки радиоактивных материалов в результате аварии не было обнаружено. Четыре человека погибли, 18 серьезно пострадали.
    Самой серьезной по последствиям аварией для Японии стала авария на АЭС после землетрясения и цунами 11 марта 2011 г.

Рис. 5.22. Накопление радиоизотопов ⁹⁰Sr и ¹³⁷Cs в пищевой цепи (по Дж. Митчеллу).

    После ядерных взрывов, аварий на АЭС или объектах, связанных с ядерным производством, на поверхность Земли или дна океана оседают пылеватые частицы, называемые радиоактивными осадками. Характер их зависит от типа ядерного устройства. В случае атомного взрыва происходит расщепление урана или плутония и образование радиоактивных продуктов распада. При термоядерном взрыве (водородное оружие) синтезируются легкие ядра (дейтерий + тритий) с образованием более тяжелых элементов. При этом продуктов радиоактивного распада образуется немного (главным образом за счет распада ядерного детонатора), но выделяется большое количество нейтронов, которые, действуя на нерадиоактивные окружающие вещества, превращают их в источники радиации (наведенная радиоактивность).
    Вследствие очень высоких температур, реализующихся при ядерных взрывах, радионуклиды часто спекаются с окружающими частицами поднятого грунта и образуют шарики различных размеров, состоящие в основном из кремнистого и глиноземистого материала нерастворимого в воде. Эта радиоактивная пыль, покрывая траву, листья деревьев и кустарников, включается затем в пищевые цепи и попадает в организм животных и человека (рис.5.22).
    Мельчайшие радиоактивные частицы перемещаются ветром от места взрыва и покрывают большие площади. Кроме того, при радиоактивном распаде образуется эманация (радиоактивные газы), которая может переноситься на значительные расстояния и затем давать твердые радиоизотопы. Последние зачастую обнаруживаются в пищевых цепях на расстоянии в сотни километров от эпицентра взрыва.
    В случаях особо мощных взрывов происходит глобальное загрязнение атмосферы радиоизотопами и выпадение радиоактивных осадков по всей поверхности планеты. Обычно количество радиоактивных осадков бывает пропорционально степени влажности климата, поскольку мельчайшие радиоактивные частицы возвращаются на поверхность Земли, в основном с дождями и снегом. Так, после аварии на Чернобыльской АЭС на площади 50 000 км² вокруг места взрыва выпали радиоактивные осадки (состоящие в основном из йода, цезия, стронция и плутония) активностью 31·10⁶ Ки, что составляет всего 3/5% от суммарного выделения радиоактивных продуктов. Основная же часть радиоактивных веществ была унесена радиоактивным облаком на большие расстояния, что обусловило глобальное повышение радиационного фона в атмосфере планеты.
    В случае поступления радиоактивных изотопов в окружающую среду со скоростью превышающей их распад, они постепенно накапливаются в почве, морских и континентальных осадках, воде и воздухе, а затем и в живых организмах. Отношение содержания радиоактивного изотопа в организме к содержанию его в окружающей среде называют коэффициентом накопления (K).
    Радиоактивные изотопы в химическом отношении ведут себя аналогично стабильным, поэтому накопление их в организмах связано с химическими, а не физическими причинами. Коэффициент накопления может достигать огромных величин. К примеру, при концентрации фосфора в воде 0.00003 мг/г, количество его в желтке уток, обитающих в данном бассейне, может достигать 6 мг/г (K = 200 000). Концентрация радиоактивного йода в щитовидной железе зайца может быть в 500 раз выше, чем в растениях, которыми он питается.
    Несмотря на то, что процесс приготовления пищи частично защищает человека от загрязнителей, длительное питание продуктами, загрязненными радионуклидами, приводит к накоплению последних в организме. Радиоактивное загрязнение биосферы вызывает множество заболеваний у человека и в первую очередь лейкемию, обязанную ⁹⁰Sr, который, отлагаясь в костях, нарушает процесс образования эритроцитов.