Загрязнение воды радиоактивными веществами – одна из центральных проблем современности. Радионуклиды часто встречаются в природных водах, как грунтовых, так и поверхностных, реже – в водопроводной воде. Это значит, что особенно страдают от радиационного загрязнения владельцы скважин и колодцев.
В этой статье мы рассмотрим, что вообще такое радиация, как она попадает в воду и чем грозит употребление такой воды. И конечно, узнаем, как определить радиоактивность воды и как очистить ее от радионуклидов.
Что такое радиация
Простыми словами, радиация – это особое излучение, испускаемое радионуклидами. Ну а радионуклиды представляют собой вещества, атомы которых подвержены спонтанному распаду. Во время такого распада и выделяется опасная радиоактивная энергия. Несмотря на мощность данной энергии, человек не может ощутить ее физически – он видит лишь последствия облучения.
Понятие радиоактивности в начале 20 века ввела ученая Мария Кюри. Примерно в то же время активным изучением радиоизлучений занимался ученый Вильгельм Конрад Рентген, который ввел определение рентгеновских лучей. Оба впоследствии умерли от онкологических заболеваний, но вплоть до 50-х годов 20 века люди понятия не имели об опасности радиации.
В настоящий момент науке известно почти 3000 радионуклидов, некоторые из которых возникают естественным путем в природе. Но все же большинство из них – искусственно созданные соединения, например, цезий-137, йод-131 и стронций-90. Что же касается природных радионуклидов, это может быть уран, торий, радон, бериллий и так далее.
Радиоактивные элементы в воде: какие встречаются
В природную воду могут попадать разные радионуклиды – все зависит от радиационной обстановки в окружающей среде. Но чаще всего причиной радиоактивности воды являются эти элементы:
Природные радионуклиды – радий (226, 224, 228), полоний-210, свинец-210, бериллий-210, уран (238, 234), торий (232, 228, 230) и калий-40.
Техногенные радионуклиды – цезий-139 и стронций-90.
Одним из самых часто встречающихся в воде изотопов является радий. Тем не менее, для каждого из радионуклидов есть свои нормы содержания, установленные СанПиН. Когда в воде содержится несколько нестабильных изотопов, определяют активность каждого из них и устанавливают необходимый уровень вмешательства.
Как происходит радиационное заражение воды
Загрязнение воды радионуклидами может быть природным и техногенным. Рассмотрим каждый вариант подробнее.
Природное заражение воды радиацией
В природе радиоактивными могут быть некоторые горные породы, руды и газы. Степень радиоактивности горных пород и руд зависит от содержащихся там минералов. В основном эти минералы принадлежат к семействам урана и тория, также встречается в природе калий-40. Контактируя с почвой и водой, данные минералы выделяют в них радионуклиды.
Самыми радиоактивными, а значит, опасными являются минералы урана – уранит, настуран, карбонаты и сульфаты уранила и так далее, а также тория – торианит, торит и другие. Минералы с содержанием калия-40 чуть менее опасны – к ним относятся полевые шпаты и калийные соли. Минералы магнетит и лимонит отличаются умеренной радиоактивностью, ну а самые неактивные и безопасные из всех – кварц, кальцит, гипс и каменная соль.
Также естественным источником радионуклидов является природный уголь, который состоит из растительных остатков. Обычно уголь содержит радиоактивные вещества из семейства урана, а также изотоп К-40. При этом нужно понимать, что концентрация радионуклидов в разных угольных пластах может отличаться в сотни раз.
Что касается радиоактивных газов, в первую очередь речь идет о радоне. Этот газ образуется естественным путем при распаде урана в почвах и горных породах. Самое опасное в радоне – он не имеет никакого запаха: человек может даже не догадываться, что вдыхает отравленный воздух. К счастью, на открытом воздухе шанс отравиться радоном очень мал: он быстро рассеивается, не успев попасть в легкие в высоких концентрациях.
Но опасность возникает в закрытых помещениях с недостаточным проветриванием. Да, радон может накапливаться даже в жилых домах и общественных заведениях, отравляя ничего не подозревающих граждан. Из воздуха изотоп может осаживаться на продукты и в открытые источники воды, делая их также отравленными.
Антропогенное заражение воды радиациейТаких источников заражения гораздо больше, чем природных.
1. Добыча и переработка радиоактивного минерального сырья, упомянутого выше. Чаще всего речь идёт о урановых рудах, добыча которых поставляет большинство радиоактивных отходов в окружающую среду.
2. Промышленные предприятия и заводы, которые выбрасывают в атмосферу радиоактивные отходы. Особенно предприятия, связанные с производством оружейного плутония, ядерного топлива и фосфорных удобрений, а также металлургические заводы.
3. Ядерные реакторы и другие объекты ядерной энергетики. При прохождении ядерных реакций в атмосферу выделяются различные радиоактивные газы, среди которых ксенон, радон и криптон. Из воздуха они могут попадать в почву и в природные водоёмы. Ещё один источник радионуклидов, который загрязняет воду при работе АЭС – недостаточно очищенная техническая вода.
4. Тепловые электростанции – сжигаемые на них уголь, торф и газ содержат природные радионуклиды. Что интересно, тепловые электростанции производят даже больше радиоактивных выбросов, чем функционирующие по всем правилам АЭС. При этом наибольшую опасность представляют ТЭС, работающие на угле – они выделяют в окружающую среду много урана и тория, которые затем беспрепятственно проникают в водоёмы.
5. Полигоны для испытания ядерного оружия и ядерные взрывы.
6. Загрязнение морей атомными кораблями, а именно отработанной водой, которая используется для охлаждения их реакторов. Также атомные корабли периодически терпят аварии и погружаются на дно морей и океанов вместе со всей своей радиоактивной начинкой.
7. Радиоактивные отходы, которые неизбежно остаются в процессе использования атомной энергии. Они могут быть твёрдыми, жидкими или газообразными, иметь разную степень радиоактивности. Какими бы ни были радиоактивные отходы, они вносят огромный вклад в загрязнение окружающей среды и воды в частности радионуклидами. Уничтожить их полностью пока не предоставляется возможным, поэтому радиоактивные отходы хранятся в специальных хранилищах.
8. Космическая промышленность – запуск ракет, падение первых ступеней ракет и космических аппаратов, наличие космического мусора. Всё это является причиной радиационного загрязнения.
Чем опасна радиоактивная вода
Итак, окружающая среда, в том числе природная вода может быть насыщена радиоактивными изотопами, которые затем попадают в организм человека. Пришло время рассмотреть, как же радионуклиды влияют на здоровье и какие могут быть последствия питья радиоактивной воды.
Прежде всего стоит сказать, что значение имеет уровень радиации – небольшие дозы облучения допустимы. Проблемы со здоровьем начинаются тогда, когда уровень облучения, внешнего и внутреннего, возрастает. Питье радиоактивной воды, как и потребление продуктов, зараженных радиацией, относится к внутреннему облучению. И наука говорит, что внутреннее облучение даже опаснее внешнего, поэтому следить за чистотой потребляемого очень важно.
Вот какие последствия может иметь употребление радиоактивной воды:
Повышается риск развития онкозаболеваний;
Нарушение кроветворной функции некоторыми радионуклидами, которые способны проникать в костный мозг и накапливаться в нем;
Изменение генетического материала, что с высокой вероятностью скажется на состоянии здоровья детей и внуков;
Негативное воздействие на сердце – радионуклиды приводят к развитию сердечно-сосудистых заболеваний.
Негативное воздействие на щитовидную железу – ее оказывает радиоактивный йод. Он снижает выработку гормонов этой железой, а также ведет к образованию злокачественных опухолей.
Стоит отметить, что попадание радионуклидов в организм – не приговор. Они не остаются там навсегда – пускай с трудом, но эти соединения могут выводиться. В этом помогает определенный стиль питания и прием биодобавок. Проблемы начинаются только тогда, когда радиации в организме слишком много.
Методы мониторинга радиоактивных элементов в воде
Мониторинг радиоактивных элементов в воде очень важен для обеспечения безопасного водоснабжения. Существует несколько методов, которые позволяют следить за уровнем радиоактивных элементов в воде. Они применяются как в лабораторных условиях, так и на месте – у водных источников:
Гамма-спектроскопия – анализ радиоактивности воды путем регистрации гамма-излучения, испускаемого радиоактивными элементами.
Жидкостная сцинтилляция – измерение светового излучения, возникающего при взаимодействии радиоактивных частиц с жидкостью-сцинтиллятором.
Альфа-спектроскопия – измерение альфа-излучения, испускаемого радиоактивными элементами. Этот метод особенно полезен для анализа урана и тория.
Бета-спектроскопия – измерение бета-излучения, испускаемого радиоактивными элементами. Часто применяется для выявления стронция и цезия.
Ионизационные детекторы – приборы для измерения ионизации, вызванной радиоактивными частицами в воде.
Мониторинг радиоактивности воды – это часть комплексного радиационно-экологического контроля окружающей среды. Такой контроль заключается в постоянных наблюдениях за радиационным состоянием почвы, воздуха, поверхностных, подземных и сточных вод, а также донных отложений. Ученые отслеживают процессы перемещения и накопления радионуклидов, измеряют активность частиц и плотность загрязнения, строят прогнозы касательно дальнейшей радиологической обстановки в том или ином районе.
Как проверить воду на радиацию
Проверить воду на содержание изотопов можно как в домашних условиях, так и в лаборатории. Радиационный контроль воды дома заключается в использовании радиационного дозиметра для жидкостей. Прибор может подсчитать общее количество радиоактивных ионов в воде, без разделения их на типы. Самый развернутый и подробный результат даст только радиационный анализ воды в лаборатории.
Полный анализ включает в себя измерение суммарного альфа-излучения, суммарного бета-излучения, а также содержания отдельных радионуклидов. Например, самого популярного из всех – радия. Для проведения такого исследования в лаборатории используется несколько приборов сразу – дозиметр, гигрометр, барометр и не только.
Для проверки воды на содержание радиоактивных изотопов важно правильно взять пробу. Нужно приготовить чистую пластиковую тару объемом 5 литров – можно из-под питьевой воды, но не газированной. Тару необходимо сполоснуть той же водой, которую будут исследовать, без использования моющих средств.
Перед тем, как набрать воды в тару, ее нужно хорошенько спустить – открыть кран или прокачать скважину, в случае колодца – вычерпнуть несколько ведер воды. Это нужно, чтобы не брать на анализ застоявшуюся воду – в противном случае результат может быть неточным.
Воду необходимо набирать в тару тонкой струйкой, не допуская образования пузырьков на стенках и воздушной подушки под пробкой. Бутыль плотно закручивается крышкой и в течение нескольких часов доставляется в лабораторию – чем раньше, тем лучше. Также можно заказать услугу выезда специалиста на дом – сотрудник сам возьмет пробу и отвезет ее в лабораторию.
Как очистить воду от радиации
Предположим, анализ обнаружили повышенное содержание радиоактивных изотопов в воде. Пить такую жидкость нельзя ни в коем случае – следует либо перейти на бутилированную воду, либо задуматься об установке очистительной системы в дом или офис. Самый примитивный метод очистки воды от радионуклидов – отстаивание, он пригодится, если нет возможности применить что-либо другое. При отстаивании из воды уходят нерастворимые радионуклиды.
При первой же возможности рекомендуется приобрести фильтр-систему для воды, которая может работать на основании следующих принципов:
Адсорбция – поглощение радионуклидов фильтр-мембраной, которая может содержать, например, активированный уголь;
Аэрация – насыщение воды кислородом, которое приводит к окислительным процессам и последующему удалению некоторых радионуклидов, таких как радон.
Обратный осмос – самый надёжный способ очистки воды от любых примесей, заключается в пропускании воды через полупроницаемую мембрану под высоким напором. Данная мембрана сдерживает практически все химические соединения, которые есть в составе воды, в том числе радионуклиды.
Ионный обмен – использование фильтров с ионообменными смолами, которые способны замещать радиоактивные элементы на более безопасные.
Как правило, для эффективной очистки воды от радиации требуется сочетание нескольких способов. Например, аэрация + сорбция или аэрация + обратный осмос. Определиться с методом очистки поможет квалифицированный специалист на основании лабораторного анализа воды.
Comments