التلوث الإشعاعي: الأنواع والأسباب والنتائج والوقاية والعلاج والأمثلة

يتم تعريف التلوث الإشعاعي على أنه دمج العناصر المشعة غير المرغوب فيها في البيئة. هذا يمكن أن يكون طبيعيا (النظائر المشعة الموجودة في البيئة) أو الاصطناعية (العناصر المشعة التي ينتجها البشر).

من بين أسباب التلوث الإشعاعي التجارب النووية التي يتم إجراؤها لأغراض حربية. هذه يمكن أن تولد أمطار مشعة تنتقل لعدة كيلومترات عبر الهواء.

الحوادث في محطات الطاقة النووية للحصول على الطاقة هي سبب رئيسي آخر للتلوث الإشعاعي. بعض مصادر التلوث هي مناجم اليورانيوم والأنشطة الطبية وإنتاج غاز الرادون.

هذا النوع من التلوث البيئي له عواقب وخيمة على البيئة والبشر. تتأثر السلاسل الغذائية للنظم الإيكولوجية ويمكن للناس أن يطرحوا مشاكل صحية خطيرة تسبب موتهم.

الحل الرئيسي للتلوث الإشعاعي هو الوقاية ؛ يجب أن تكون بروتوكولات السلامة المعمول بها للتعامل مع النفايات المشعة وتخزينها ، وكذلك المعدات اللازمة.

من بين الأماكن التي تعاني من مشاكل التلوث الكبيرة بسبب النشاط الإشعاعي لدينا هيروشيما وناغازاكي (1945) ، فوكوشيما (2011) وتشرنوبيل في أوكرانيا (1986). في جميع الحالات ، كانت الآثار على صحة الأشخاص المعرضين خطيرة وسببت العديد من الوفيات.

أنواع الإشعاع

النشاط الإشعاعي هو الظاهرة التي تنبعث منها بعض الطاقة من الطاقة في شكل جسيمات (الإشعاع الكبدي) أو الموجات الكهرومغناطيسية. وينتج هذا عن طريق النظائر المشعة.

النظائر المشعة هي ذرات من نفس العنصر لها نواة غير مستقرة ، ويجب أن تتحلل حتى تصل إلى بنية مستقرة. عندما تتفكك ، تنبعث الذرات الطاقة والجزيئات المشعة.

يُطلق أيضًا على الإشعاع المؤين التأين ، لأنه يمكن أن يتسبب في تأين (فقدان الإلكترونات) من الذرات والجزيئات. يمكن أن تكون هذه الإشعاعات من ثلاثة أنواع:

إشعاع ألفا

تنبعث الجسيمات من نوى الهيليوم المؤين التي يمكن أن تنقل مسافات قصيرة جدا. قدرة اختراق هذه الجسيمات صغيرة ، لذلك يمكن إيقافها بواسطة ورقة.

إشعاع بيتا

تنبعث الإلكترونات التي لديها طاقة كبيرة ، بسبب تفكك البروتونات والنيوترونات. هذا النوع من الإشعاع قادر على السفر لعدة أمتار ويمكن إيقافه بواسطة ألواح الزجاج أو الألومنيوم أو الخشب.

أشعة غاما

إنه نوع من الإشعاع الكهرومغناطيسي ذو الطاقة العالية ، والذي ينشأ من نواة ذرية. ينتقل النواة من حالة متحمسة إلى حالة طاقة منخفضة ويتم إطلاق الإشعاع الكهرومغناطيسي.

يتمتع إشعاع جاما بقوة اختراق عالية ويمكنه السفر مئات الأمتار. لإيقافها ، يجب استخدام ألواح من عدة سنتيمترات من الرصاص أو ما يصل إلى متر واحد من الخرسانة.

أنواع التلوث الإشعاعي

يمكن تعريف التلوث الإشعاعي بأنه دمج العناصر المشعة غير المرغوب فيها في البيئة. قد تكون النظائر المشعة موجودة في الماء أو الهواء أو الأرض أو في الكائنات الحية.

وفقًا لمصدر النشاط الإشعاعي ، يكون التلوث الإشعاعي من نوعين:

طبيعي

هذا النوع من التلوث يأتي من العناصر المشعة التي تحدث في الطبيعة. ينشأ النشاط الإشعاعي الطبيعي من الأشعة الكونية أو من قشرة الأرض.

يتكون الإشعاع الكوني من جزيئات ذات طاقة عالية تأتي من الفضاء الخارجي. يتم إنتاج هذه الجسيمات عند حدوث انفجارات سوبر نوفا ، في النجوم وفي الشمس.

عندما تصل العناصر المشعة إلى الأرض ، يتم تحويلها بواسطة المجال الكهرومغناطيسي للكوكب. ومع ذلك ، في القطبين ليست الحماية فعالة للغاية ويمكن أن تدخل الغلاف الجوي.

مصدر آخر للنشاط الإشعاعي الطبيعي هو النظائر المشعة الموجودة في قشرة الأرض. هذه العناصر المشعة هي المسؤولة عن الحفاظ على الحرارة الداخلية للكوكب.

العناصر المشعة الرئيسية في عباءة الأرض هي اليورانيوم والثوريوم والبوتاسيوم. لقد فقدت الأرض عناصر لها فترات إشعاعية قصيرة ، ولكن عمر حياة مليارات آخرين من السنين. من بين الأخير يبرز اليورانيوم 235 ، واليورانيوم 238 ، والثوريوم 232 والبوتاسيوم 40 .

ويشكل اليورانيوم 235 واليورانيوم 238 والثوريوم 232 ثلاث نوى مشعة موجودة في الغبار الذي ينبعث من النجوم. هذه المجموعات المشعة عند التفكك تؤدي إلى عناصر أخرى لها عمر نصف أقصر.

من انحلال اليورانيوم 238 يتشكل الراديوم ومنه الرادون (العنصر الإشعاعي الغازي). الرادون هو المصدر الرئيسي للتلوث الإشعاعي الطبيعي.

مصطنع

ينتج هذا التلوث عن طريق الأنشطة البشرية ، مثل الطب والتعدين والصناعة والاختبارات النووية وتوليد الطاقة.

خلال عام 1895 ، اكتشف الفيزيائي الألماني رونتجن الإشعاع الاصطناعي عن طريق الخطأ. وجد الباحث أن الأشعة السينية هي موجات كهرومغناطيسية ناتجة عن تصادم الإلكترونات داخل أنبوب فراغ.

يتم إنتاج النظائر المشعة الاصطناعية في المختبر من خلال حدوث تفاعلات نووية. في عام 1919 ، تم إنتاج أول نظير مشع اصطناعي من الهيدروجين.

يتم إنتاج النظائر المشعة الاصطناعية من القصف بالنيوترونات إلى ذرات مختلفة. هذه ، عند اختراق النواة ، يمكنها أن تزعزع استقرارها وتشحنها بالطاقة.

للنشاط الإشعاعي الاصطناعي تطبيقات عديدة في مجالات مختلفة مثل الطب والصناعة وأنشطة الحرب. في كثير من الحالات ، يتم إطلاق هذه العناصر المشعة عن طريق الخطأ في البيئة مسببة مشاكل تلوث خطيرة.

الأسباب

يمكن أن ينشأ التلوث الإشعاعي من مصادر مختلفة ، عادةً بسبب سوء التعامل مع العناصر المشعة. بعض الأسباب الأكثر شيوعًا مذكورة أدناه.

التجارب النووية

إنه يشير إلى تفجير مختلف الأسلحة النووية التجريبية ، وذلك أساسا لتطوير الأسلحة العسكرية. كما تم إجراء تفجيرات نووية لحفر الآبار واستخراج الوقود أو بناء بعض البنى التحتية.

يمكن أن تكون الاختبارات النووية في الغلاف الجوي (داخل الغلاف الجوي للأرض) الستراتوسفير (خارج الغلاف الجوي للكوكب) وتحت سطح الأرض وتحت الأرض. تعد الأجواء الأكثر تلوثًا في الغلاف الجوي ، حيث إنها تنتج كمية كبيرة من الأمطار المشعة التي تنتشر في عدة كيلومترات.

يمكن للجزيئات المشعة تلوث مصادر المياه والوصول إلى الأرض. يمكن لهذا النشاط الإشعاعي أن يصل إلى مستويات غذائية مختلفة من خلال سلاسل الغذاء ويؤثر على المحاصيل وبالتالي يصل إلى الإنسان.

أحد الأشكال الرئيسية للتلوث الإشعاعي غير المباشر هو اللبن ، والذي يمكن أن يؤثر على الأطفال.

منذ عام 1945 ، تم إجراء حوالي 2000 تجربة نووية في جميع أنحاء العالم. في الحالة الخاصة بأمريكا الجنوبية ، أثرت التداعيات الإشعاعية بشكل رئيسي على بيرو وشيلي.

مولدات الطاقة النووية (المفاعلات النووية)

تستخدم العديد من الدول حاليًا المفاعلات النووية كمصدر للطاقة. تنتج هذه المفاعلات تفاعلات نووية يتم التحكم فيها بسلسلة ، عادة عن طريق الانشطار النووي (تمزق نواة ذرية).

يحدث التلوث بشكل رئيسي بسبب تسرب العناصر المشعة من محطات الطاقة النووية. منذ منتصف الأربعينيات ، حدثت مشاكل بيئية مرتبطة بمحطات الطاقة النووية.

عندما تحدث تسربات في المفاعلات النووية ، يمكن لهذه الملوثات أن تتحرك مئات الكيلومترات عبر الهواء ، مما أدى إلى تلوث المياه والأراضي ومصادر الغذاء التي أثرت على المجتمعات القريبة.

الحوادث الإشعاعية

وعادة ما تحدث بالاقتران مع الأنشطة الصناعية بسبب عدم كفاية التعامل مع العناصر المشعة. في بعض الحالات ، لا يتعامل المشغلون مع المعدات بشكل صحيح ويمكنهم توليد تسربات في البيئة.

يمكن توليد الإشعاعات المؤينة التي يمكن أن تسبب أضرارًا لعمال الصناعة أو المعدات أو تطلق في الجو.

تعدين اليورانيوم

اليورانيوم عنصر موجود في الرواسب الطبيعية في مناطق مختلفة من الكوكب. هذه المادة تستخدم على نطاق واسع كمادة خام لإنتاج الطاقة في محطات الطاقة النووية.

عندما يتم استغلال رواسب اليورانيوم هذه ، يتم توليد العناصر المتبقية المشعة. يتم إطلاق مواد النفايات التي يتم إنتاجها على السطح حيث تتراكم ويمكن أن تشتت بواسطة الرياح أو المطر.

تولد النفايات الناتجة كمية كبيرة من إشعاعات جاما ، والتي تعتبر ضارة جدًا للكائنات الحية. أيضا ، يتم إنتاج مستويات عالية من الرادون ويمكن أن يحدث تلوث مصادر المياه في منسوب المياه عن طريق الرشح.

الرادون هو المصدر الرئيسي للتلوث في عمال هذه الألغام. يمكن استنشاق هذا الغاز المشع بسهولة وغزو الشعب الهوائية ، مما يولد سرطان الرئة.

الأنشطة الطبية

في التطبيقات المختلفة للطب النووي ، يتم إنتاج النظائر المشعة ، والتي يجب التخلص منها بعد ذلك. المواد المختبرية ومياه الصرف الصحي عادة ما تكون ملوثة بالعناصر المشعة.

وبالمثل ، يمكن لمعدات العلاج الإشعاعي توليد تلوث إشعاعي للمشغلين وكذلك المرضى.

المواد المشعة في الطبيعة

يمكن عادةً العثور على المواد المشعة في الطبيعة (NORM) في البيئة. بشكل عام ، لا ينتج عنها تلوث إشعاعي ، ولكن الأنشطة البشرية المختلفة تميل إلى التركيز عليها وتصبح مشكلة.

تتمثل بعض مصادر تركيز مواد NORM في احتراق الفحم المعدني والوقود الذي يعتمد على النفط وإنتاج الأسمدة.

في مناطق حرق القمامة والمخلفات الصلبة المختلفة يمكن أن تتراكم البوتاسيوم 40 والرادون 226 . في المناطق التي يكون فيها الفحم هو الوقود الرئيسي ، توجد هذه النظائر المشعة أيضًا.

يحتوي صخر الفوسفوريك المستخدم كسماد على مستويات عالية من اليورانيوم والثوريوم ، بينما يتراكم الرادون والرصاص في صناعة النفط.

تأثير

عن البيئة

يمكن تلوث مصادر المياه بالنظائر المشعة ، مما يؤثر على النظم البيئية المائية المختلفة. وبالمثل ، يتم استهلاك هذه المياه الملوثة من قبل مختلف الكائنات التي تتأثر.

عندما يحدث تلوث التربة ، يصبحون فقراء ، ويفقدون خصوبتهم ولا يمكن استخدامها في الأنشطة الزراعية. بالإضافة إلى ذلك ، يؤثر التلوث الإشعاعي على سلاسل التغذية في النظم الإيكولوجية.

وبالتالي ، فإن النباتات ملوثة بالنظائر المشعة خلال التربة وتنتقل إلى الحيوانات العاشبة. يمكن أن تعاني هذه الحيوانات من طفرات أو تموت بسبب تأثير النشاط الإشعاعي.

تتأثر الحيوانات المفترسة بتقليل توافر الغذاء أو تلوثها باستهلاك الحيوانات المحملة بالنظائر المشعة.

عن البشر

الإشعاعات المؤينة يمكن أن تسبب أضرارا مميتة للبشر. يحدث هذا لأن النظائر المشعة تدمر بنية الحمض النووي الذي يتكون من الخلايا.

في الخلايا يحدث التحلل الإشعاعي (التحلل الإشعاعي) لكل من الحمض النووي والماء الموجود فيه. هذا يؤدي إلى موت الخلية أو حدوث طفرات.

يمكن أن تسبب الطفرات تشوهات وراثية مختلفة يمكن أن تسبب عيوبًا وراثية أو أمراضًا. من بين أكثر الأمراض شيوعًا السرطان ، وخاصة سرطان الغدة الدرقية لأنه يثبت وجود اليود.

يمكن أن يتأثر النخاع العظمي أيضًا ، والذي يسبب أنواعًا مختلفة من فقر الدم وحتى سرطان الدم. أيضا ، يمكن إضعاف الجهاز المناعي ، مما يجعله أكثر حساسية للالتهابات البكتيرية والفيروسية.

من بين النتائج الأخرى ، العقم والتشوه من أجنة الأمهات اللائي يتعرضن للنشاط الإشعاعي. يمكن أن يعاني الأطفال من مشاكل في التعلم والنمو وكذلك العقول الصغيرة.

في بعض الأحيان يمكن أن يسبب الضرر موت الخلية ، مما يؤثر على الأنسجة والأعضاء. إذا تأثرت الأعضاء الحيوية ، يمكن أن تحدث الوفاة.

منع

من الصعب للغاية السيطرة على التلوث الإشعاعي بمجرد حدوثه. لهذا السبب يجب أن تركز الجهود على الوقاية.

النفايات المشعة

تعد إدارة النفايات المشعة أحد الأشكال الرئيسية للوقاية. يجب أن يتم ترتيبها وفقًا لقواعد السلامة لتجنب تلوث الأشخاص الذين يتعاملون معها.

يجب فصل النفايات المشعة عن المواد الأخرى ومحاولة تقليل حجمها لتتم معالجتها بسهولة أكبر. في بعض الحالات ، تتم معالجة هذه النفايات لتحويلها إلى أشكال صلبة أكثر قابلية للتلاعب بها.

بعد ذلك ، يجب وضع النفايات المشعة في حاويات مناسبة لتجنب تلوث البيئة.

يتم تخزين الحاويات في مواقع معزولة بها بروتوكولات أمنية أو يمكن أيضًا دفنها في أعماق البحر.

محطات الطاقة النووية

واحدة من المصادر الرئيسية للتلوث الإشعاعي ومحطات الطاقة النووية. لذلك ، يوصى ببناءها على بعد 300 كيلومتر على الأقل من المراكز الحضرية.

من المهم أيضًا تدريب موظفي محطات الطاقة النووية بشكل صحيح على التعامل مع المعدات وتجنب الحوادث. يوصى أيضًا أن يعرف السكان بالقرب من هذه المنشآت المخاطر المحتملة وطرق التصرف في حالة وقوع حادث نووي.

حماية الموظفين العاملين مع العناصر المشعة

والوقاية الأكثر فعالية ضد التلوث الإشعاعي هي تدريب الموظفين ولهم حماية كافية. يجب تحقيق ذلك لتقليل وقت تعرض الناس للنشاط الإشعاعي.

يجب بناء المنشآت بطريقة مناسبة ، وتجنب المسام والشقوق التي يمكن أن تتراكم فيها النظائر المشعة. يجب أن يكون لديك أنظمة تهوية جيدة ، مع مرشحات تمنع النفايات من مغادرة البيئة.

يجب أن يتمتع الموظفون بالحماية الكافية ، مثل الشاشات والملابس الواقية. بالإضافة إلى ذلك ، يجب تطهير الملابس والمعدات المستخدمة بشكل دوري.

علاج

هناك بعض التدابير التي يمكن اتخاذها للتخفيف من أعراض التلوث الإشعاعي. قد تشمل هذه عمليات نقل الدم ، أو تعزيز الجهاز المناعي أو زرع نخاع العظم.

ومع ذلك ، فإن هذه العلاجات ملطفة لأنه من الصعب للغاية التخلص من النشاط الإشعاعي من جسم الإنسان. ومع ذلك ، تجري حالياً علاجات باستخدام جزيئات مخلبية يمكنها عزل النظائر المشعة في الجسم.

ترتبط المخلبات (الجزيئات غير السامة) بالنظائر المشعة التي تشكل مجمعات مستقرة يمكن إزالتها من الجسم. لقد تمكنوا من تصنيع المواد المستخرجة من المخلفات القادرة على القضاء على ما يصل إلى 80 ٪ من التلوث.

أمثلة على الأماكن الملوثة بالإشعاع

منذ استخدام الطاقة النووية في الأنشطة البشرية المختلفة ، وقعت العديد من الحوادث المشعة. من أجل أن يعرف الأشخاص المتأثرين خطورة ذلك ، تم إنشاء نطاق من الحوادث النووية.

اقترحت المنظمة الدولية للطاقة الذرية المقياس الدولي للحوادث النووية (INES) في عام 1990. ويبلغ مقياسها ما بين 1 إلى 7 ، حيث تشير 7 إلى وقوع حادث خطير.

فيما يلي أمثلة أخطر التلوث الإشعاعي.

هيروشيما وناجازاكي (اليابان)

بدأت القنابل النووية في التطور في الأربعينيات من القرن العشرين ، بناءً على دراسات ألبرت أينشتاين. استخدمت هذه الأسلحة النووية من قبل الولايات المتحدة خلال الحرب العالمية الثانية.

في 6 أغسطس 1945 ، انفجرت قنبلة مخصبة باليورانيوم فوق مدينة هيروشيما. ولدت هذه موجة حرارة حوالي 300000 درجة مئوية واندفاع كبير من إشعاع جاما.

في وقت لاحق ، كان هناك تداعيات مشعة كانت مبعثرة بسبب الرياح مما أدى إلى زيادة التلوث. توفي حوالي 100000 شخص بسبب الانفجار و 10000 من آثار النشاط الإشعاعي في السنوات التالية.

في 9 أغسطس 1945 ، انفجرت قنبلة نووية ثانية في مدينة ناغازاكي. تم تخصيب هذه القنبلة الثانية بالبلوتونيوم وكانت أقوى من قنبلة هيروشيما.

في كلا المدينتين ، تسبب الناجون من الانفجار في العديد من المشكلات الصحية. وهكذا ، زاد خطر الإصابة بالسرطان في السكان بنسبة 44 ٪ بين عامي 1958 و 1998.

حاليا لا تزال هناك عواقب التلوث الإشعاعي لهذه المضخات. يعتبر أن أكثر من 100.000 شخص يعيشون متأثرين بالإشعاع ، بمن فيهم أولئك الذين كانوا في الرحم.

يوجد في هذه الفئة من السكان معدلات عالية من سرطان الدم والساركوما والسرطان والزرق. قدمت مجموعة من الأطفال الذين تعرضوا للإشعاع في الرحم ، انحرافات الكروموسومات.

تشيرنوبيل (أوكرانيا)

تعتبر واحدة من أخطر الحوادث النووية في التاريخ. حدث ذلك في 26 أبريل 1986 في محطة للطاقة النووية وهو المستوى 7 في المعهد الوطني للإحصاء.

كان العمال يقومون بإجراء اختبار لمحاكاة انقطاع التيار الكهربائي وتم تدفئة أحد المفاعلات. تسبب هذا في انفجار الهيدروجين داخل المفاعل وتم إلقاء أكثر من 200 طن من المواد المشعة في الجو.

خلال الانفجار توفي أكثر من 30 شخصًا وانتشرت الآثار الإشعاعية لعدة كيلومترات حولها. يعتبر أن أكثر من 100000 شخص ماتوا نتيجة النشاط الإشعاعي.

ارتفع معدل الإصابة بأنواع مختلفة من السرطان بنسبة 40 ٪ في المناطق المتضررة في بيلاروسيا وأوكرانيا. أحد أكثر أنواع السرطان شيوعًا هو سرطان الغدة الدرقية وكذلك سرطان الدم.

كما تم ملاحظة الحالات المرتبطة بالجهاز التنفسي والجهاز الهضمي بسبب التعرض للنشاط الإشعاعي. في حالة الأطفال الذين كانوا في الرحم ، كان أكثر من 40 ٪ يعانون من نقص المناعة.

كانت هناك أيضا الشذوذ الوراثي ، وزيادة أمراض الجهاز التناسلي والبولي وكذلك الشيخوخة المبكرة.

فوكوشيما دايتشي (اليابان)

كان هذا الحادث نتيجة لزلزال بلغت قوته 9 درجة هز اليابان في 11 مارس 2011. ونتيجة لذلك ، كان هناك تسونامي أدى إلى إلغاء تنشيط أنظمة التبريد والكهرباء لثلاثة من المفاعلات في محطة فوكوشيما للطاقة النووية.

وقعت العديد من الانفجارات والحرائق في المفاعلات وتم توليد الترشيح الإشعاعي. تم تصنيف هذا الحادث مبدئيًا على أنه المستوى 4 ، ولكن نظرًا لتبعاته ارتقى لاحقًا إلى المستوى 7.

ذهبت غالبية التلوث الإشعاعي إلى الماء ، ولا سيما البحر. يوجد حاليًا صهاريج تخزين كبيرة للمياه الملوثة في هذا المصنع.

يعتبر أن هذه المياه الملوثة تشكل خطرا على النظم الإيكولوجية للمحيط الهادئ. يعتبر السيزيوم ، الذي يتحرك بسهولة في الماء ويمكن أن يتراكم في اللافقاريات ، أحد أكثر النظائر المشعة إشكالية.

لم يتسبب الانفجار في وفيات إشعاعية مباشرة وكانت مستويات التعرض للإشعاع أقل من مستويات تشيرنوبيل. ومع ذلك ، قدم بعض العمال تعديلات في الحمض النووي في غضون أيام قليلة من الحادث.

وبالمثل ، تم اكتشاف التغيرات الجينية في بعض مجموعات الحيوانات المعرضة للإشعاع.