Профессор, д.х.н.
Бекман И.Н.
Профессор, д.х.н.
Курс лекций посвящен рассмотрению риска природных экосистем и человека от радионуклидов и генерируемых ими ионизирующих излучений. Даны понятия риска, экологического, радионуклидного и радиационного рисков. Приведены методы оценки вкладов в экологический риск источников радиотоксинов, процессов миграции их в окружающей среде, процессов накопления их в организмах, а так же способам оценки риска компонентов экосистем и человека от радионуклидов и их излучений. Существенное внимание уделено методам мониторинга радионуклидов и изучению их состояния в биологических объектах. Даны примеры оценки риска предприятий ядерно-топливного цикла (включая хранилища, могильники, полигоны и др.), атомных электростанций, атомных судов и бытовой радоновый риск. Обсуждены методы управления радиоэкологическим риском.
Название курса: Экологическая радиохимия и радиоэкология.
Автор курса: профессор, д.х.н. Бекман Игорь Николаевич.
Назначение курса: подготовка студентов в области безопасности ядерных производств и охраны окружающей среды.
Требования к предварительной подготовке: университетские курсы по радиоактивности, ядерной индустрии, радиохимии, радиационной химии, экологической химии и химической технологии.
1. ВВЕДЕНИЕ. Экологическая химия и радиоэкология – сходство и различие
2. РАДИОНУКЛИДНЫЙ РИСК И ЭКОБЕЗОПАСНОСТЬ. Экология, защита среды обитания и безопасность жизнедеятельности. Глобальные, региональные и локальные проблемы радиоэкологии. Концепция Устойчивого развития ООН. Радиологический риск в оптимальной стратегии экоразвития. Экологическая физика, экологическая химия, химическая экология, радиоэкология, радиотоксикология. Экологическая радиохимия – наука об использовании идей и методов радиохимии в области охраны окружающей среды. Основные направления: изучение влияние ионизирующей радиации на химические и микробиологические процессы в окружающей среде, использование радионуклидов для изучения структуры и динамики атмосферы и гидросферы, качественный и количественный анализ радионуклидов в различных компонентах экосистемы, определение величины радиационной нагрузки на биоту и человека.
3. РАДИОЭКОЛОГИЧЕСКИЙ РИСК. Экологическая безопасность и риск. Интегральный экологический риск. Научные, инженерные, юридические и экономические аспекты. Психология риска. Эмоциональный стресс и радиационная патология. Риск от мигрирующих радионуклидов: источник – дисперсия – миграция – экспозиция – доза – эффект. Выходные параметры риска: болезни или смерть человека, дискомфорт, повреждение отдельных компонентов экосистем. Экоцид. Хронический и катастрофический риск. Радиоэкологическая экспертиза: основные компоненты. Стратегия риск-анализа.
4. РАДИАЦИОННАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ. Радиоактивность, типы распада, взаимодействие ионизирующего излучения с веществом, поглощенная доза, эквивалентная доза, пороговые эффекты, относительная биологическая эффективность, коллективная эффективная доза, дозы от внешнего облучения, защита от ионизирующего излучения, доза от внутренних источников излучения. Классификация доз: допустимая, оправданного риска, критическая. Нормы поступления радионуклидов в организм человека.
5. РАДИАЦИОННЫЙ РИСК. Действие радиации на биологические объекты, предельно допустимые радиационные риски. Радионуклидный риск человека. Накопление радионуклидов в критическом органе. Радиационная чувствительность различных органов. Общая схема радиационного повреждения. Радиационный канцерогенез, лучевая болезнь, генетические заболевания, мутации, наследственность, гормезис. Эффекты синергизма. Профессиональный риск. Социально приемлемый уровень риска. Меры защиты. Радиопротекторы. Ядерно-физические, физико-химические и токсикологические характеристики наиболее экологически важных радионуклидов (тритий, углерод, цезий, стронций, радий, радон, криптон, плутоний и др.).
6. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ ЯДЕРНОЙ ИНДУСТРИИ. Риск предприятий ядерно-топливного цикла. Производство компонентов ядерного оружия, ядерно-топливный цикл (открытый, замкнутый), атомная энергетика, транспортные установки и ядерный флот. Риски альтернативных вариантов ЯТЦ. Ядерная и химическая безопасность. Системы с внутренней безопасностью. Ядерные установки, как источники радионуклидов и излучений. Выбросы радионуклидов в окружающую среду работающими АЭС и другими предприятиями ядерно-топливного цикла. Безопасность радиохимических процессов производства ядерного топлива. Переработка отработанного ядерного топлива Экономические аспекты безопасности ядерной индустрии. Методы повышения безопасности ядерных установок. Радиационные риски различных способов получения энергии. Безопасность переработки и захоронения радиоактивных отходов. Виды отходов. РАО «двойной опасности». Проблема отработанного ядерного топлива. Международные критерии обращения с РАО. Отверждение отходов. Хранение отходов и отработанного ядерного топлива: требования к хранилищам. Захоронение отходов. Подземное захоронение жидких РАО. Коррозия отходов и выход радионуклидов в окружающую среду. Уничтожение отходов ядерным взрывом. Радиационная безопасность при уничтожении ядерного оружия и утилизации его компонентов. Проблема оружейного плутония. Радиохимические, ядерно-физические и термоядерные методы утилизации плутония и минорных актинидов.
7. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПОСЛЕДСТВИЯ АВАРИЙ НА ПРЕДПРИЯТИЯХ ЯДЕРНОЙ ИНДУСТРИИ. Классификация аварий и катастроф. Чрезвычайные экологические ситуации. Примеры. Причины ядерных аварий. Категории аварийных радиоактивных выбросов. Развитие промышленной аварии в пространстве и времени. Локализация аварии. Ликвидация последствий аварий: дезактивация и рекультивация. Аварии на морских судах с ядерными двигателями.
8. ИСПЫТАНИЯ ЯДЕРНОГО ОРУЖИЯ И ИХ ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПОСЛЕДСТВИЯ. Ядерные полигоны. Эволюция экологической ситуации на ядерных полигонах СНГ. Примеры: Семипалатинск, Новая Земля. Глобальные выпадения искусственных радионуклидов в результате ядерных испытаний. Отдаленные экологические и медико-биологические последствия. Атомные войны и ядерная зима. Математические модели глобальных катастроф.
9. РАДИАЦИОННЫЙ МОНИТОРИНГ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ. Методы регистрации ионизирующих излучений. Радиометрические и спектрометрические методики. Твердотельные пленочные детекторы. Классификация систем мониторинга радионуклидов в природных и техногенных средах. Передвижные и стационарные системы комплексного мониторинга. Методы отбора проб грунта, почв, вод и воздуха, а также биологических объектов. Мониторинг радионуклидов в различных средах: атмосфера, гидросфера, почва. Извлечение, концентрирование и очистка различных радионуклидов и стабильных веществ методами макро-, микро- и ультрафильрации, флотации, соосаждения, адсорбции на гранулированных и волоконных адсорбентах, экстракции, ионно-обменной хроматографии и мембранной технологии. Примеры: анализ на
137Cs, 89,90Sr, 40K, 239Pu, 238U,
232Th, 226Ra , 229Pu, 222,220Rn и их продукты распада. Радиационный- и радионуклидный мониторинг морей и океанов. Роль атмосферных факторов (колебания атмосферного давления, влажности, направления и скорости ветра и др. параметров на точность мониторинга. Проведение подводной радоновой съемки (поиск подводных грязевых вулканов, гейзеров, геологических разломов с выходом радона и месторождений природного газа). Импакторы в анализе радиоактивности аэрозолей. Флуктуации природного радиационного поля и космического излучения. Фликкер-спектроскопия и геометрия фракталов, детерминированный хаос. Оценка надежности радиационного мониторинга окружающей среды. Математическое и программное обеспечение обработки и интерпретации результатов экспедиций радиоэкологической направленности. Обратные задачи мониторинга: локализация источников радионуклидов, восстановление пространственного распределения источников радиоактивного излучения в однородной неограниченной среде.
10. РАДИОНУКЛИДЫ В ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЕ. Природные радионуклиды в среде обитания. Проблема радона. Радон и продукты его распада: радиоактивные равновесия. Природные изотопы радона. Радон в урановых рудниках и хвостохранилищах. Радон в регионах. Примеры: Белокуриха, Бердянск, Усть-Каменогорск, Загорск, Кисловодск. Радон в жилище. Карты радонового риска. Миграция радона: роль метеоусловий и рельефа местности. Доза облучения живых организмов от радона и продуктов его распада в живых организмах. Радоновый риск рака легких. Бальнеологические радоновые курорты и радоновые ванны. Безопасность радоновой терапии. Создание и оптимизация радонозащищенных жилищ. Вклад природных радионуклидов в дозовую нагрузку на популяцию. Космическое излучение и космогенные радионуклиды. Техногенные радионуклиды в среде обитания. Радиоактивное загрязнение биосферы. Состояние радионуклидов в различных типах природных сред. Накопление радионуклидов в животном и растительном мире. Примеры. «Горячие частицы» в атмосфере. Радионуклиды в питьевой воде и пище. Эволюция во времени дозовой нагрузки на население, связанной с техногенными радионуклидами.
11. МИГРАЦИЯ РАДИОТОКСИНОВ В ПРИРОДНЫХ СРЕДАХ. Радионуклиды и ионизирующие излучения в глобальных, региональных и локальных аспектах экологии. Локальная, региональная и глобальная миграция. Математические модели переноса радионуклидов в атмосфере и гидросфере земли. Механизмы глобального переноса радиотоксинов. Математические модели регионального массо -переноса с учетом адсорбции и химической трансформации. Влияние структуры и динамики атмосферы, рельефа местности, типа застройки, вида растительности и т.п. на перенос токсинов. Учет фрактальной геометрии пространства – фрактальная диффузия и диффузия по фракталам. Трансграничный перенос и экоагрессия. Динамика радиоэкологического риска: некоторые математические аспекты диффузии радионуклидов в гетерогенных средах изменяющейся структуры. Сдвиги радиоактивных равновесий при миграции радионуклидов. Эффекты отдачи и подвижность радионуклидов. Задержка между выбросом радионуклидов и поступлением в биосферу. Открытые и закрытые системы. Миграция радинуклидов в почве: роль пористости и влагосодержания. Перенос радионуклидов грунтовыми водами. Радионуклиды в диагностике структуры и динамики атмосферы. Определение возраста аэрозолей. Математическое моделирование автоволновых процессов в массо-переносе радионуклидов: возникновение и эволюция неравномерного загрязнения радионуклидами пересеченной местности.
12. РАДИОБИОЛОГИЧЕСКИЙ И МЕДИЦИНСКИЙ РАДИОЛОГИЧЕСКИЕ РИСКИ. Радионуклиды и излучения в экосистемах. Радиоэкологический мониторинг. Радионуклиды в растениях, животных, рыбах и т.п. Накопление и миграция радионуклидов в пищевых цепях. Экспозиция, доза и последствия для биокомпонентов экосистемы. Математическое моделирование основных эффектов влияния радионуклидного загрязнения на природные экосистемы и мегаполисы. Автоволны в экологических системах с загрязнением. Модель изолированной популяции в условиях фонового загрязнения и модель типа жертва-хишник в условиях кратковременного локального выброса токсичного вещества. Волны вымирания. Рекультивация территорий. Радиоэкологическая безопасность регионов. Примеры: Россия, Украина, Белоруссия, Казахстан, Япония. Дозовые нагрузки на человека, население, популяцию и ее медико-биологические и социальные последствия. Нормы радиационной безопасности. Индивидуальный и популяционный риски. Радиофобия. Мониторинг состояния здоровья населения. Мониторинг иммунного статуса населения и методы иммунокоррекции. Повышение радиорезистентности реципиентов.
13. УПРАВЛЕНИЕ РАДИОЭКОЛОГИЧЕСКИМ РИСКОМ. Энерго- и ресурсосберегающие, малоотходные и безопасные технологии. Экология и экономика. Управление экологическим риском и стратегии развития энергетики на региональном, государственном и глобальном уровне. «Основы экологической политики Минатома России» (Москва, 2001). Нормативные акты России в области радиологического риска. Сравнительная оценка риска для здоровья людей в угольном, газовом и ядерном циклах производства электроэнергии (как во всем мире, так и в России). Химические и нефтехимические источники энергии. Риск водородной энергетики. Риски различных вариантов аккумулирования и дальнего транспорта энергии. Риск термоядерных установок. Приемлемые риски в ядерной индустрии. Экспертиза проектов, ранжирование ядерных установок по опасности, по экологической эффективности и отбор альтернативных проектов. Защита от «дурака» и от «специалиста». Способы предотвращения эковозмущений и очистки экосистем от радионуклидов. Образование в области радиоэкологии. Отбор, обучение и тренинг персонала ядерной и радиохимической промышленностей. Радиоэкологическое образование и воспитание населения. Заочное образование в сети Интернет. Информационные базы по риск-анализу и риск-менеджменту.
14. ЗАКОНОДАТЕЛЬСТВО В СФЕРЕ ОХРАНЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЕ, БЕЗОПАСНОСТИ ПРЕДПРИЯТИЙ ЯДЕРНОЙ ИНДУСТРИИ И ТЕХНИКЕ БЕЗОПАСНОСТИ.
15. ОТВЕТСТВЕННАЯ ЖИЗНЬ В ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЕ.
Основные санитарные правила обеспечения радиационной безопасности (ОСПОРБ-99). М.: Минздрав России, 2000.
Закон РФ от 24.11.95 г. «Об обращении с радиоактивными отходами».
Ф.Ран, А.Адамантиас и др. Справочник по ядерной энерготехнологии.-М.: Энергоиздат, 1989.
А.В.Яблоков Атомная мифология: заметки эколога об атомной индустрии. М.: Наука, 1997.
Ю.Тельдеши. Радиоаналитическая химия. М.: Энергоатомиздат, 1986.
Современные методы разделения и определения радиоактивных элементов. Сборник научных трудов. М.: Наука, 1989.
Ю.В.Чечеткин, Е.К.Якшин, В.М.Ещеркин Очистка радиоактивных газообразных отходов АЭС.М.: Энергоатомиздат, 1986. М.: Энергоатомиздат, 1986.
В.В.Королев Системы управления и защиты АЭС.-М.: Энергоатомиздат, 1986
Л.А.Булдаков Ю.В.Чечеткин, Е.К.Якшин, В.М.Ещеркин Очистка радиоактивных газообразных отходов и др. Радиационная безопасность в атомной энергетике.- АЭС.М.: Энергоатомиздат, 1981.
В.Балек Обращение с радиоактивными отходами. –МАГАТЭ, 1995.
А.С.Никифоров, В.В.Куличенко, М.И.Жихарев. Обезвреживание радиоактивных отходов на централизованных пунктах. М.: Энергоиздат. 1983.
И.А.Соболев, Л.М.Хомчик. Обезвреживание радиоактивных отходов на централизованных пунктах. М.: Энергоиздат. 1983.
Ю.В.Кузнецов, В.Н.Щебетовский, А.Ш.Трусов. Основы очистки воды от радиоактивных загрязнений. М.: Атомиздат. 1974.
В.П.Машкевич, А.М.Панченко. Основы радиационной безопасности. М.: Энергоатомиздат, 1990.
И.А.Соболев, И.П.Коренков, Л.П.Проказова, Л.М.Хомчик. Радиационная безопасность персонала при обезвреживании радиоактивных отходов. М.: Энергоиздат, 1992.
И.А.Соболев, И.П.Коренков, Л.М.Хомчик, Л.П.Проказова. Охрана окружающей среды при обезвреживании РАО. М.: Энергоиздат, 1989.
Э.С.Фрейман, В.П.Щупановский, В.М.Калошин. Основы безопасной перевозки радиоактивных веществ. М.: Энергоиздат, 1986.
Д.А.Криволуцкий и др. Действие ионизирующих излучений на биогеоценоз. М.: Наука, 1988.
Ю.А.Израэль, Ф.Я.Ровинский, Ф.Я.Черханов Мониторинг фонового загрязнения природных сред. Л.: Гидрометиздат, 1984
И.В.Петрянов, А.Г.Сутугин Вездесущие аэрозоли. М.: Знание, 1990.
М.Харуэлл, Т.Хатчисон Последствия ядерной войны. Воздействие на экологию и сельское хозяйство. М.: Мир, 1988.
В.В.Королев Системы управления и защины АЭС.-М.: Энергоатомиздат, 1986
Л.А.Булдаков и др. Радиационная безопасность в атомной энергетике.- АЭС.М.: Энергоатомиздат, 1981
Н.С.Бабаев и др. Ядерная энергетика, человек и окружающая среда.- АЭС.М.: Энергоатомиздат, 1984
Р.М.Алексахин Ядерная энергия и биосфера.- АЭС.М.: Энергоатомиздат, 1982.
