Экологические последствия ядерных испытаний

Реферат по экологии на тему: Экологические последствия ядерных испытаний. Зачтено на отлично. ...

1. Введение.
2. Экологические последствия применения ядерного оружия и атомной энергии в мирных целях.
3. Биологические и медицинские последствия ядерных взрывов.

Вступив в 21 век, мир все больше сталкивается с целым рядом глобальных проблем. Эти проблемы затрагивают жизнь не только какого-то определенного государства или группы государств, а и интересы всего человечества.
Одной из таких проблем является охрана окружающей человека среды. Большое вредоносное воздействие на нее кроется в существовании и накоплении запасов обычных видов оружия; еще большую опасность представляет оружие массового уничтожения, особенно ядерное...

Мелкие частицы (особенно атомарного углерода), оказавшиеся в стратосфере, могут оставаться там достаточно долго. Они то и экранируют солнечный свет. Эффективность поступления солнечного света к земной поверхности зависит не только от количества аэрозолей в стратосфере, но и от времени их вымывания. Если процесс вымывания происходит в течении нескольких месяцев, то в течении месяца земная поверхность будет получать менее 3% обычного количества солнечного излучения, в результате на Земле установится "ядерная ночь" и, как следствие, "ядерная зима". Однако целостная картина всего процесса могла быть получена только на основе анализа крупномасштабной математической модели совместной динамики атмосферы и Мирового океана. Первые модели были построены в ВЦ АН СССР еще в 70 гг. , а расчеты с их использованием для основных сценариев ядерной войны проведены в июне 1983 г. под руководством академика Н. Н. Моисеева В. В. Александровым и Г. Л. Стенчиковым и др. Позднее аналогичные результаты получены в национальном центре климатических исследований США. Подобные расчеты многократно проводились в последующие годы научными учреждениями других стран. Величина падения температур не слишком зависит от мощности используемого ядерного оружия, но эта мощность очень сильно влияет на длительность "ядерной ночи". Результаты, полученные учеными разных стран, отличались в деталях, но качественный эффект "ядерной ночи" и "ядерной зимы" очень четко обозначился во всех расчетах. Таким образом, можно считать установленным следующее:1. В результате крупномасштабной ядерной войны над всей планетой установится "ядерная ночь", и количество солнечного тепла, поступающего на земную поверхность, сократится в несколько десятков раз. В результате наступит "ядерная зима", т. е. произойдет общее понижение температуры, особенно сильное - над континентами.2. Процесс очищения атмосферы будет идти многие месяцы и даже годы. Но атмосфера не вернется в первоначальное состояние - ее термогидродинамические характеристики станут совершенно иными.Понижение температуры поверхности Земли спустя месяц после образования сажевых облаков в среднем будет значительным: 15-200С, а в удаленных от океанов точках - до 350С. Такая температура продержится несколько месяцев, за которые земная поверхность промерзнет на несколько метров, лишив всех пресной воды, тем более что прекратятся дожди. В Южном полушарии тоже наступит "ядерная зима", так как сажевые облака окутают всю планету, изменятся все циклы циркуляции в атмосфере, хотя в Австралии и Южной Америке похолодание будет менее значительно (на 10-120С).Океан остынет на 1,5-20С, что вызовет огромную разницу температур вблизи побережья и постоянные сильнейшие штормы. Атмосфера начнет нагреваться не снизу, как сейчас, а сверху. Циркуляция прекратится, поскольку вверху окажутся более легкие и теплые слои, исчезнет источник конвекционной неустойчивости атмосферы, и выпадение сажи на поверхность будет происходить много медленнее, чем по сценарию Сагана, который не учитывал движение атмосферы, связи атмосферы и океана, выпадение осадков, изменение температуры в разных частях Земли.В группе Моисеева были использованы новые данные о возможных эффектах ядерных взрывов, произведен учет влияния взаимодействий между атмосферой и океаном, и выводы показали губительность последствий катастрофы для биосферы в первый год. Особенно сильно пострадает биосфера экваториальной зоны, приспособленная к постоянству условий. В умеренном поясе при катастрофе в зимнее время, когда живое находится в анабиозе, что-то может выжить, если не будет уничтожено пожарами. Если взрыв произойдет летом, то все живое погибнет, за исключением низших форм жизни. Фитопланктон погибнет из-за длительного отсутствия солнечного света. Моисеев считает, что такой "удар по биосфере можно рассматривать как бифуркацию, резко меняющую ее эволюцию" и переводящую биосферу на качественно иной уровень, но последствия любой бифуркации не поддаются детальному предсказанию.До начала 1970-х гг. проблема экологических последствий подземных ядерных взрывов сводилась лишь к защитным мерам против их сейсмического и радиационного воздействия в момент проведения (т.е. обеспечивалась безопасность взрывных работ). Детально изучение динамики процессов, протекающих в зоне взрывов, велось исключительно с точки зрения технических аспектов. Малые размеры ядерных зарядов (по сравнению с химическими) и легко достижимая большая мощность ядерных взрывов привлекали военных и гражданских специалистов. Возникло ложное представление о высокой экономической эффективности подземных ядерных взрывов (понятие, подменившее менее узкое - технологической эффективности взрывов как действительно мощного способа разрушения массивов горных пород). И только в 1970-е гг. стало выясняться, что отрицательное экологическое воздействие подземных ядерных взрывов на окружающую среду и здоровье людей сводит на нет получаемую от них экономическую выгоду. В 1972 г. в США была прекращена программа использования подземных взрывов в мирных целях "Плаушер", принятая в 1963 г. В СССР с 1974 г. отказались от проведения подземных ядерных взрывов наружного действия. Подземные ядерные взрывы в мирных целях в Астраханской и Пермской областях и в Якутии.Из них четыре взрыва на территории Якутии проведено с целью глубинного сейсмического зондирования земной коры, шесть взрывов осуществлено с целью интенсификации добычи нефти и притока газа, один - для создания подземной емкости - хранилища нефти.Взрыв "Кратон-3" (24 августа 1978г.) сопровождался аварийным радиоактивным выбросом. В результате анализа, проведенного Радиевым институтом им. В.Г.Хлопина (Санкт-Петербург), выявлено большое количество плутония-239 и плутония-240 в почве. Аварийный выброс радионуклидов на поверхность составил около 2% суммы продуктов деления при мощности взрыва около 20 кт ТНТ. Непосредственно над эпицентром зафиксирована мощность экспозиционной дозы 80 мкР/ч. Концентрация цезия-137 в 10 раз превысила уровень естественного радиоактивного фона.Особенности комбинированного воздействия ядерно-взрывных технологий проявились в аварийных ситуациях, происшедших на Астраханском газоконденсатном, а также Осинском и Гежском нефтяных месторождениях.На некоторых объектах, где проводились подземные ядерные взрывы, радиоактивное загрязнение зафиксировано на значительном расстоянии от эпицентров как в недрах, так и на поверхности. В окрестностях начинаются опасные геологические явления - подвижки массивов горных пород в ближней зоне, а также значительные изменения режима подземных вод и газов и появление наведенной (спровоцированной взрывами) сейсмичности в отдельных районах. Эксплуатируемые полости взрывов оказываются весьма ненадежными элементами технологических схем производственных процессов. Это нарушает надежность роботы промышленных комплексов стратегического значения, сокращает ресурсный потенциал недр и других природных комплексов. Длительное пребывание в зонах взрывов вызывает поражение иммунной и кроветворной системы человека.Для приповерхностных подземных ядерных взрывов с выбросом грунта радиационная опасность сохраняется по сей день. На севере Пермской области (в связи с намечавшейся в 1970-е гг. реализацией проекта по переброске стока северных рек на юг) на водоразделе рек Печоры и Камы предполагалось создать участок канала с помощью 250 таких взрывов. Первый (тройной) взрыв "Тайга" был проведен 23 марта 1971 г. Заряды были заложены в рыхлых обводненных грунтах на глубине 127,2, 127,3 и 127, 6 м на расстоянии 163-167 м друг от друга. Во время взрыва возникло газопылевое облако высотой 1800 м, диаметром 1700 м. После того как оно опустилось, в рельефе местности обнажилась траншейная выемка длиной 700 м, шириной 340 м и глубиной около 15 м. Вокруг выемки образовался вал грунта высотой около 6 м и шириной около 50 м с зоной рассеянных глыб шириной до 170 м. Постепенно эта выемка заполнилась грунтовыми водами и превратилась в озеро. На протяжении многих лет радиоактивность в районе объекта "Тайга" достигла 1100 мкР/ч (более чем в 100 раз превышая уровень естественного радиоактивного фона).Главной экологической проблемой России от Мурманска до Владивостока является массовое радиационное загрязнение и загрязнение питьевой водыНедавно стала известна ситуация на полигоне "Северный" знаменитого "Красноярска-26". Там подземная радиоактивная линза распространяется со скоростью 300 метров в год. До ближайшего притока Енисея осталось 1 километр 800 метров. Или шесть лет.В одном из изданий Минатома - книге "Атомная отрасль России" (М., Изд. АТ, 1998) - отмечается: "Тот факт, что радиоактивные вещества из озера Карачай в Челябинске-40 уже проникли на несколько километров вширь и вглубь территории и, возможно, в ближайшие годы начнут просачиваться в проточную воду, должен насторожить специалистов". И еще: "Отходы находятся в различных состояниях, в том числе и в резервуарах, проектный срок службы которых, составляющий 30 лет, истекает. В Томске-7, Красноярске-26, Челябинске-40 радиоактивные отходы частично находятся в аварийном состоянии в открытых поверхностных водоемах. Особую опасность представляют радиоактивные отходы в количестве свыше 120 млн. кюри, находящиеся в воде и иле озера Карачай".Существует предложение использовать термоядерные взрывы "максимально малой мощности... в большой подземной камере" для наработки плутония, который затем сжигался бы в ядерных реакторах.Последующее развитие мирных применений ядерных зарядов (так называемых "чистых" зарядов) создало условия для использования по более экологичной и экономичной схеме производства энергии, заключающейся в следующем. Энергозаряд, состоящий из малого количества делящегося материала (ДМ) - плутония-239 или урана-233, - который служит запалом, и дейтерия, который дает основную долю энергии, взрывается в прочной полости, называемый котлом взрывного сгорания( КВС). В момент взрыва корпус котла защищается толстым слоем жидкого натрия (защитной стенкой) от высокой температуры, импульсного давления и проникающей радиации. Натрий одновременно служит теплоносителем. Полученная тепловая энергия далее передается паровым турбинам для выработки электроэнергии по обычной схеме. При взрыве происходит выделенеие 43,2 МэВ энергии на 6 атомов дейтерия с образованием двух нейтронов. Эти нейтроны используются для получения плутония-239 или урана-233 (из урана-238 или тория-232) в количествах, превышающих расход ДМ при работе запала энергозаряда. Наработанный делящийся материал используется для запалов следующих энергозарядов и как топливо для реакторов вторичной ядерной энергетики. Разработчики надеются, что взрывная дейтериевая энергетика сможет давать дешевую электроэнергию и тепло, а также позволит ликвидировать топливный тупик традиционных АЭС.Для создания КВС необходимы обычные материалы: сталь, бетон, натрий. Количество радиоактивных отходов на единицу произведенной энергии оказывается в десятки раз меньше, чем при работе традиционных АЭС. Запасы дейтерия огромны, а стоимость его низка. Уже добытого из недр урана хватит для запасов на тысячелетие.Чистый дейтериевый заряд - принципиальный элемент рассматриваемой концепции. Несколько вариантов таких зарядов разработано в Федеральном Ядерном Центре ВНИИТФ под руководством академика Е. Н. Аврорина много лет назад. Они впитали в себя знания и изобретательность многих ученых, неоднократно использовались для экологически чистых мирных -51435292989000применений. 3. Биологические и медицинские последствия ядерных испытанийБиологические и медицинские последствия ядерных испытаний можно разделить на три категории:1) поражение среды обитания человека (экологические последствия);2) поражение отдельных индивидов, их совокупностей и целых популяций, непосредственно подвергшихся действию внешних источников излучений или аккумулировавших радиоактивные продукты (патологические последствия); 3) изменение наследственного материала у потомства облученных организмов (генетические последствия).Применительно к судьбе человека и человечества в целом экологические последствия ядерных взрывов можно, в свою очередь, подразделить, опять-таки несколько условно, на две группы процессов: изменение природных экологических систем — биогеоценозов и изменение антропогенных компонентов окружающей среды, т.е. техносферы и социосферы.При построении прогностических оценок экологических последствий ядерных взрывов необходимо опираться на данные современного естествознания о структуре и функционировании наружных оболочек Земли, прежде всего на учение В.И. Вернадского о биосфере и учение В.Н. Сукачева о биогеоценозах.Биосфера функционирует как единый планетарный механизм:1 - ассимиляции солнечной энергии, углекислоты, воды и минеральных веществ зелеными растениями (первичными продуцентами органических веществ); 2 - многократной трансформации и реутилизации этих веществ животными и микробами; 3 — деградации органических веществ до исходных минеральных продуктов микроорганизмами-минерализаторами. Динамическое равновесие этих процессов в масштабах планеты и определяет как само существование жизни на Земле в течение геологически длительного периода, так и химический состав и направление химических процессов в твердых породах, воде и атмосфере планеты.Существенной особенностью биосферы Земли является ее структурированность, подразделённость на относительно автономные в отношении круговорота вещества и энергии подсистемы — биогеоценозы. По В.Н. Сукачеву и Н.В.Тимофееву-Ресовскому, биогеоценоз есть элементарная единица биосферы, объединяющая определенное по видовому составу растений, животных и микробов сообщество организмов (биоценоз) и совокупность природных компонентов в местах обитания этого сообщества (биотоп). Природные биогеоценозы характеризуются динамической устойчивостью, обеспечиваемой, с одной стороны, сбалансированностью трофических связей между их биотическими компонентами и, с другой - относительным постоянством локальных природных условий (микроклимат, почвы, гидрологический режим и т.д.). Показано, что устойчивыми по своей видовой структуре могут быть только многокомпонентные биогеоценозы, населенные большим числом видов растений, животных и микроорганизмов, объединенных единой системой трофических связей .За 50-70-е годы во всем мире проделана огромная работа по изучению влияния радиации на природные и модельные биогеоценозы. Остановимся в качестве примера на основных результатах пионерских исследований в этом направлении Н.В.Тимофеева-Ресовского и его сотрудников. Эти работы с самого начала были проникнуты идеями В.И. Вернадского и В.Н. Сукачева и потому отличаются необходимой комплексностью, что позволило сформулировать самостоятельное направление в биогеоценологии — радиационную биогеоценологию.Биологические виды, образующие любой биогеоценоз, резко (до нескольких порядков) различаются по радиочувствительности. Наиболее чувствительны в этом отношении животные: даже относительно небольшие дозы облучения (порядка до 1 Гр) уже приводят к заметному угнетению биомассы и биопродуктивности популяций, а при дозах в несколько греев начинается поочередное (зависящее от радиочувствительности) вымирание популяций отдельных видов. Более радиоустойчивы растения и микроорганизмы, особенно в покоящихся стадиях (семена, споры): при дозах до 1 Гр может иметь место даже некоторое возрастание биомассы и биопродуктивности их популяций. При увеличении дозы облучения реакция растений и микроорганизмов изменяется на противоположную и повторяется все то, что было сказано выше в отношении животных.Деградация биогеоценозов наблюдается при воздействии как внешних, так и поглощенных радиоизотопов.В последнем случае (при действии долгоживущих радиоизотопов) хронический характер облучения уменьшает регенерационные возможности сообществ.