Реферат: Антропогенное воздействие на гидросферу и нормирование ионизирующих излучений

Введение

Вода представляет собой один из фундаментальных источников жизни на Земле, без которого существование любых живых организмов невозможно. Человеческий организм на шестьдесят семьдесят процентов состоит из воды, что подчёркивает её исключительную биологическую значимость. В природе функционирует сложный и непрерывный процесс круговорота воды, в ходе которого вода последовательно проходит все фазы агрегатного состояния и может оказаться в любой точке планеты. Гидрологический цикл включает несколько взаимосвязанных этапов: испарение с поверхности океанов, рек и озёр, транспирацию растительностью, конденсацию водяного пара в атмосфере с образованием облаков, выпадение осадков в виде дождя или снега, поверхностный и подземный сток, а также инфильтрацию в почвенные слои с пополнением запасов грунтовых вод. Большой круговорот воды охватывает весь земной шар и обеспечивает перенос влаги из океанов на континенты и обратно, регулируя глобальный климат. Малый круговорот происходит локально, когда влага испаряется с поверхности суши или океана и почти сразу возвращается в виде осадков.

Таким образом, загрязняя воду в каком-либо месте планеты, человечество наносит ущерб всей экосистеме Земли в целом. Именно поэтому в современной экологии одной из приоритетных проблем является сохранение чистоты водных ресурсов. Особую актуальность приобретает тот факт, что запасы пресной воды составляют лишь один два процента от общего объёма воды на планете, в то время как население Земли продолжает неуклонно расти. Согласно современным исследованиям, в 2024 году каждый девятый житель России не имел доступа к качественной питьевой воде из систем централизованного водоснабжения, несмотря на то что доля населения, обеспеченного качественной питьевой водой, увеличилась до 88,7 процента. Загрязнение питьевой воды в 2024 году привело к одиннадцати тысячам смертей и 1,4 миллиона случаев заболеваний в Российской Федерации. [^2^]

Говоря об ионизирующем излучении, необходимо прежде всего обратить внимание на антропогенные источники такого излучения, поскольку именно они способны воздействовать на человека, создавая опасность для его жизни и здоровья. XXI век продемонстрировал неготовность человечества к решению сырьевых и энергетических проблем планеты. Авария на Чернобыльской атомной электростанции с небывалой остротой обнажила опасности, связанные с использованием мирного атома, угрозу разрушения ядерных реакторов, ядерную опасность при военных конфликтах, что вызвало необходимость нового качества мышления. Авария подтвердила опасность гибели человечества от радиации, о которой предупреждали учёные Бертран Рассел и Альберт Эйнштейн на заре освоения атомной энергии. Радиофобия в ряде стран, включая Украину, приобрела характер национального бедствия. Мирное использование атома накладывает огромную ответственность на государственных деятелей и учёных, требуя высочайшего соблюдения мер безопасности. В связи с этим особое внимание должно уделяться сбору, удалению и захоронению твёрдых и высокоактивных жидких отходов, способных вызвать загрязнение окружающей природной среды.

1. Антропогенное воздействие на гидросферу

1.1 Понятие антропогенных факторов и общий механизм их влияния

Экологический фактор определяется как любой элемент окружающей среды, способный прямо или косвенно влиять на живой организм, хотя бы на одном из этапов его индивидуального развития. Термин антропогенный означает обусловленный деятельностью человека или человечества в целом. Антропогенные факторы представляют собой совокупность факторов окружающей среды, обусловленных случайной или преднамеренной деятельностью человечества за период его существования. В настоящее время данные факторы оказывают непосредственное влияние на структуры экосистем и изменение химического состава и режима гидросферы.

Гидросфера, что в переводе с греческого языка означает водная оболочка Земли, представляет собой место обитания гидробионтов и совокупность океанов, морей, озёр, прудов, водохранилищ, рек, ручьёв и болот. Некоторые учёные включают в состав гидросферы также подземные воды всех типов, как поверхностные, так и глубинные. Гидробиосфера разделяется на мир континентальных, главным образом пресных, вод, именуемый аквабиосферой с соответствующими аквабионтами, и область морей и океанов, называемую маринобиосферой с маринобионтами.

При рассмотрении антропогенного воздействия необходимо анализировать среду и условия существования организмов, поскольку непосредственное влияние оказывается именно на них. Среда обитания представляет собой часть природы, окружающую живые организмы и оказывающую на них прямое или косвенное воздействие. Из среды организмы получают всё необходимое для жизни и в неё же выделяют продукты обмена веществ. Среда каждого организма складывается из множества элементов неорганической и органической природы, а также элементов, привносимых человеком и его производственной деятельностью. Если нарушается баланс элементов, организмы либо адаптируются к данным изменениям, либо исчезают. Все приспособления организмов к существованию в различных условиях выработались исторически в процессе эволюции. В результате сформировались специфические для каждой географической зоны группировки растений и животных. Поэтому если изменения происходят слишком быстро, организмы, скорее всего, не смогут приспособиться к новым условиям существования и погибнут.

Отдельные свойства или элементы среды, воздействующие на организмы, называются экологическими факторами. Многообразие экологических факторов подразделяется на три большие группы: абиотические, биотические и антропогенные. Абиотические факторы представляют собой факторы неорганической неживой природы. К ним относятся свет, температура, влажность, давление и другие климатические и геофизические факторы, природа самой среды, будь то воздушная, водная или почвенная, химический состав среды и концентрации веществ в ней. К абиотическим факторам также относят физические поля, включая гравитационное, магнитное и электромагнитное, ионизирующую и проникающую радиацию, движение сред в виде акустических колебаний, волн, ветра, течений и приливов, а также суточные и сезонные изменения в природе. Многие абиотические факторы могут быть охарактеризованы количественно и поддаются объективному измерению.

Биотические факторы представляют собой прямые или опосредованные воздействия других организмов, населяющих среду обитания данного организма. Все биотические факторы обусловлены внутривидовыми и межвидовыми взаимодействиями. Антропогенные факторы составляют особую группу, порождённую деятельностью человека и человеческого общества. Часть этих факторов связана с хозяйственным изъятием природных ресурсов и нарушением естественных ландшафтов. Это вырубка лесов, распашка степей, осушение болот, промысел растений, рыб, птиц и зверей, замена природных комплексов сооружениями, коммуникациями, водохранилищами, свалками и пустырями. Другие антропогенные воздействия обусловлены загрязнением природной среды, включая среду обитания человека, воздух, водоёмы и землю побочными продуктами, отходами производства и потребления. Преобладающая часть антропогенных факторов, связанная с производством, применением техники, машин, влиянием промышленности, транспорта и строительства на природные экологические системы и окружающую человека среду, носит название техногенных факторов.

1.2 Общая характеристика гидросферы

Гидросфера как водная среда жизни занимает около семидесяти одного процента площади и одну восьмисотую часть объёма земного шара. Основное количество воды, более девяноста четырёх процентов, сосредоточено в морях и океанах. В пресных водах рек и озёр количество воды не превышает ноль целых шестнадцать сотых процента общего объёма пресной воды. В океане с входящими в него морями прежде всего различают две экологические области: толщу воды, называемую пелагиалью, и дно, именуемое бенталью. В зависимости от глубины бенталь делится на сублиторальную зону, представляющую область плавного понижения суши до глубины двухсот метров, батиальную зону, являющуюся областью крутого склона, и абиссальную зону океанического ложа со средней глубиной три шесть километров. Более глубокие области бентали, соответствующие впадинам океанического ложа на глубине от шести до десяти километров, называют ультраабиссалью. Кромка берега, заливаемая во время приливов, называется литоралью. Часть берега выше уровня приливов, увлажняемая брызгами прибоя, получила название супралиторали.

Открытые воды Мирового океана также делятся на зоны по вертикали соответственно зонам бентали: эпипелигиаль, батипелигиаль и абиссопелигиаль. В водной среде обитает примерно сто пятьдесят тысяч видов животных, или около семи процентов общего их количества, и десять тысяч видов растений, составляющих восемь процентов от общего числа. Следует обратить внимание на то, что представители большинства групп растений и животных остались в водной среде, являющейся их колыбелью, но число их видов значительно меньше, чем наземных. Отсюда можно сделать вывод, что эволюция на суше проходила значительно быстрее.

Разнообразием и богатством растительного и животного мира отличаются моря и океаны экваториальных и тропических областей, в первую очередь Тихого и Атлантического океанов. На север и юг от этих поясов качественный состав постепенно обедняется. Например, в районе Ост-Индского архипелага распространено не менее сорока тысяч видов животных, тогда как в море Лаптевых всего четыреста видов. Основная масса организмов Мирового океана сосредоточена на относительно небольшой по площади зоне морских побережий умеренного пояса и среди мангровых зарослей тропических стран. Удельный вес рек, озёр и болот, как уже отмечалось ранее, по сравнению с морями и океанами незначителен. Однако они создают необходимый для растений, животных и человека запас пресной воды.

Не только водная среда оказывает сильное влияние на её обитателей, но и живое вещество гидросферы, воздействуя на среду обитания, перерабатывает её и вовлекает в круговорот веществ. Установлено, что вода океанов, морей, рек и озёр разлагается и восстанавливается в биотическом круговороте за два миллиона лет, то есть вся она прошла через живое вещество на Земле не одну тысячу раз. Следовательно, современная гидросфера представляет собой продукт жизнедеятельности живого вещества не только современной, но и прошлых геологических эпох. Характерной чертой водной среды является её подвижность, особенно в проточных, быстро текущих ручьях и реках. В морях и океанах наблюдаются приливы и отливы, мощные течения, штормы. В озёрах вода перемещается под действием температуры и ветра.

1.3 Антропогенное воздействие на гидросферу

Классификация техногенных воздействий, обусловленных загрязнением среды, включает такие основные категории. По материально-энергетическим характеристикам воздействий выделяют механические, физические, включающие тепловые, электромагнитные, радиационные и акустические, химические, биологические факторы и агенты, а также их различные сочетания. В большинстве случаев в качестве таких агентов выступают эмиссии, то есть испускания, выбросы, стоки, излучения и подобные технические источники. Количественные характеристики воздействия включают силу и степень опасности, интенсивность факторов и эффектов, массы, концентрации, характеристики типа доза эффект, токсичность, допустимость по экологическим и санитарно-гигиеническим нормам, пространственные масштабы и распространённость, будь то локальные, региональные или глобальные.

Временные параметры и различия воздействий по характеру эффектов включают кратковременные и длительные, стойкие и нестойкие, прямые и опосредованные, обладающие выраженными или скрытыми следовыми эффектами, обратимые и необратимые, актуальные и потенциальные, а также пороговость эффектов. Категории объектов воздействия охватывают различных живых реципиентов, то есть способных воспринимать и реагировать людей, животных и растения, компоненты окружающей среды, включая среду поселений и помещений, природные ландшафты, поверхность земли, почву, водные объекты, атмосферу и околоземное пространство, а также изделия и сооружения.

Действие человека как экологического фактора в природе огромно и чрезвычайно многообразно. В настоящее время ни один из экологических факторов не оказывает столь существенного и всеобщего, то есть планетарного, влияния, как человек, хотя это наиболее молодой фактор из всех действующих на природу. Влияние антропогенного фактора постепенно усиливалось, начиная от эпохи собирательства, где оно мало чем отличалось от влияния животных, до наших дней, эпохи научно-технического прогресса и демографического взрыва. Влияние антропогенного фактора в природе может быть как сознательным, так и случайным, или неосознанным.

Загрязнение водоёмов зависит от различных факторов миграции веществ в аквальных системах, среди которых важнейшими являются степень проточности водоёма, будь то река, озеро или водохранилище, масса и состав гидрополлютантов, температура и состав воды, насыщенность её органикой, тип бассейна, количество и состав растений и животных водоёма. Этими факторами определяется соотношение между осаждением, разбавлением, выносом и гидро- и биохимической трансформацией загрязнителей, то есть путями самоочищения водоёма.

Самоочищение водоёмов представляет собой способность водоёмов в результате воздействия совокупности естественных процессов восстанавливать после загрязнения природные свойства. Каждый водоём является сложной экосистемой, где протекают физические процессы, химические реакции, обитают бактерии, водные растения и различные животные. Совокупная деятельность всех этих компонентов обеспечивает самоочищение водоёмов. Факторы и механизмы самоочищения можно условно разделить на физические, химические и биологические. Физические факторы включают интенсивное течение рек, обеспечивающее хорошее перемешивание и снижение концентраций вредных веществ и организмов, осаждение взвеси на дно водоёма, испарение загрязняющих веществ с поверхности воды, например лёгких углеводородов нефтяного ряда, а также ультрафиолетовое обеззараживание воды, поскольку ультрафиолетовые лучи губительны для различных микробов и бактерий. Химические факторы включают сорбцию растворённых загрязняющих веществ на поверхности частиц взвеси, образование нерастворимых соединений при гидролизе, переходящих во взвесь, фотолитическую деградацию органических соединений под действием ультрафиолетового излучения Солнца, химическое окисление органических и неорганических веществ растворённым кислородом, уменьшение токсичности за счёт комплексообразования и связывания в соединения с растворёнными органическими веществами, а также нейтрализацию загрязнений за счёт буферных свойств природных вод.

Основной причиной современной деградации природных вод Земли является антропогенное загрязнение. Главными его источниками служат сточные воды промышленных предприятий, сточные воды коммунального хозяйства городов и других населённых пунктов, стоки систем орошения, поверхностные стоки с полей и других сельскохозяйственных объектов, атмосферные выпадения загрязнителей на поверхность водоёмов и водосборных бассейнов. Кроме этого, неорганизованный сток осадков, включающий ливневые стоки и талые воды, загрязняет водоёмы техногенными терраполлютантами.

Антропогенное загрязнение гидросферы в настоящее время приобрело глобальный характер и существенно уменьшило доступные эксплуатационные ресурсы пресной воды на планете. Общий объём промышленных, сельскохозяйственных и коммунально-бытовых стоков достигает 1300 кубических километров, по некоторым оценкам до 1800 кубических километров, для разбавления которых требуется примерно 8,5 тысяч кубических километров воды, то есть двадцать процентов полного и шестьдесят процентов устойчивого стока рек мира. Причём по отдельным водным бассейнам антропогенная нагрузка гораздо выше средних значений. Общая масса загрязнителей гидросферы огромна и составляет около пятнадцати миллиардов тонн в год. К наиболее опасным загрязнителям относятся соли тяжёлых металлов, фенолы, пестициды и другие органические яды, нефтепродукты, насыщенная бактериями биогенная органика, синтетические поверхностно-активные вещества и минеральные удобрения.

Помимо химического загрязнения водоёмов определённое значение имеют также механическое, термическое и биологическое загрязнение. Для определения опасности нарушений поверхностных природных водоёмов важен ещё и объём безвозвратного водопотребления. В основе оценки опасности всех видов нарушений лежит общий принцип, основанный на определении объёмов загрязнённых стоков и размеров превышений их нормативных уровней.

Согласно современным данным, в 2024 году количество случаев высокого и экстремально высокого загрязнения водных объектов достигло 3095 случаев на не менее чем 334 водных объектах. При этом число случаев экстремально высокого загрязнения выросло в 1,8 раза по сравнению с 2022 годом, с 544 случаев до 985 случаев. Наибольшую нагрузку от загрязнения испытывали водоёмы бассейнов рек Волги и Оби, на долю которых пришлось пятьдесят шесть процентов всех случаев. Негативно загрязнение повлияло также на Днепр, Енисей, Дон, Амур, Неву и Урал. [^3^]

Для загрязнения природных вод наибольший интерес представляют региональные, бассейновые особенности. По существующей санитарной классификации сточные воды в зависимости от степени загрязнения подразделяют на нормативно чистые, которые не проходят очистки, нормативно-очищенные и загрязнённые. В Российской Федерации на одного человека образуется примерно в полтора раза больше хозяйственных стоков, чем в среднем в мире. Около тридцати восьми процентов сточных вод отнесены к категории загрязнённых. С ними сброшено в водоёмы свыше семисот тысяч тонн загрязнителей, включая нефтепродукты, взвешенные вещества, фосфор, синтетические поверхностно-активные вещества, соединения меди, железа и цинка, фенол. Реальная масса загрязнителей, поступающих в водоёмы, значительно больше, поскольку в приведённых данных не учтены атмосферные выпадения загрязняющих веществ, смыв органики и ядохимикатов с сельскохозяйственных угодий и другие источники. Основной объём сброшен предприятиями промышленности и коммунального хозяйства. Объём нормативно-очищенных стоков составляет десять процентов от всех вод, требующих очистки, что является следствием низкой эффективности работы имеющихся очистных сооружений.

Качество воды в большинстве водных объектов России не отвечает нормативным требованиям. Ежегодно растёт число створов с высоким уровнем загрязнения, превышающим десять предельно допустимых концентраций, есть случаи экстремально высокого загрязнения, превышающего сто предельно допустимых концентраций. Учёт сброса сточных вод и система их оценки пока не упорядочены. Коллекторно-дренажные воды с орошаемых земель условно относятся к категории нормативно чистых, хотя обычно они загрязнены ядохимикатами, соединениями азота и фосфора. Для достижения нормального качества такие условно чистые воды требуют разбавления в десять-пятьдесят раз.

Существенная доля хозяйственно-питьевого водоснабжения базируется на подземных водах. Хотя они лучше защищены от проникновения поллютантов, но также подвергаются техногенному воздействию из-за загрязнения почвы и наземных водотоков. Это происходит в первую очередь вокруг крупных промышленных центров, а также в районах интенсивного земледелия с применением химических удобрений, пестицидов и в местах расположения крупных животноводческих комплексов. На территории России выявлено около 1400 очагов загрязнения подземных вод, восемьдесят процентов которых находится в европейской части страны.

Состояние водных источников и систем централизованного водоснабжения в Российской Федерации не может гарантировать требуемого качества питьевой воды. В значительной части исследованных проб были нестандартны по вкусовым качествам, значительный процент проб не отвечал гигиеническим требованиям по химическим и микробиологическим показателям. В целом почти половина жителей страны потребляет недоброкачественную воду. Приведённые данные свидетельствуют, что масштабы и темпы загрязнения гидросферы намного выше, чем других природных сред. Обостряющаяся водохозяйственная обстановка в России из-за сброса загрязнённых стоков в водные объекты и нерационального использования воды наносит огромный экономический ущерб. Нарастающая деградация природных вод требует решительных действий и специальных целевых программ по их спасению.

Существенной географической особенностью загрязнения рек России является то, что основные промышленные районы и наибольшая концентрация населения приурочены главным образом к верховьям водосборных бассейнов, включая Центр, бассейн Камы, Среднее Поволжье, Урал, Кузбасс, верхние течения Оби, Енисея, Ангары. Поэтому главные реки России, такие как Волга, Дон, Кубань, Обь, Енисей, Лена, Печора, в той или иной мере загрязнены на всём протяжении и оцениваются как загрязнённые, а их крупные притоки, включая Оку, Каму, Томь, Иртыш, Тобол, Исеть, Туру, относятся к категории сильно загрязнённых. Несмотря на уменьшение сброса сточных вод, связанное со спадом производства, наблюдается рост загрязнения рек.

Очень серьёзные экологические проблемы возникли в бассейне Волги. Её сток составляет только пять процентов от суммарного речного стока Российской Федерации. В то же время на хозяйственные нужды из Волги ежегодно забирается более тридцати кубических километров свежей воды, то есть треть всего водозабора России. А взамен река получает девятнадцать кубических километров стоков, составляющих тридцать девять процентов от общего объёма загрязнённых сточных вод, образующихся на территории страны. От городов и промышленных предприятий, расположенных на берегах Волги и её притоков, ежегодно в реку, а затем и в Каспий, поступают сотни тысяч тонн нефтепродуктов, взвешенных веществ, сульфатов, органики, аммонийного азота, нитратов и нитритов, соединений тяжёлых металлов и других загрязнителей.

Исследования, проведённые в бассейне Волги, показали, что две трети веществ, поступающих со сточными водами промышленных предприятий, проскакивают через городские очистные сооружения и остаются в воде. Смесь очищенных таким образом промышленных и хозяйственно-бытовых сточных вод для ликвидации токсичности требует разбавления в пятьдесят-двести раз. Следовательно, для разбавления поступающих ежегодно в Волгу девятнадцати кубических километров сточных вод требуется от 950 до 3800 кубических километров чистой воды, а среднегодовой сток Волги равен всего 254 кубических километра.

Угрожающие размеры принимает загрязнение морей и всего Мирового океана, которому в условиях современной цивилизации отведена роль гигантской мусорной свалки. Реки выносят большую часть поступающих в них стоков в моря. В составе речного стока и атмосферных выпадений в разные части океана попадает сто миллионов тонн тяжёлых металлов. Почти семьдесят процентов загрязнений морской среды связано с наземными источниками, поставляющими промышленные стоки, мусор, химикаты, пластмассы, нефтепродукты, радиоактивные отходы. Согласно данным ЮНЕП, ежегодно 19-23 миллиона тонн пластиковых отходов попадают в водные экосистемы, загрязняя озёра, реки и моря. [^19^]

К числу наиболее опасных загрязнителей морей относятся нефть и нефтепродукты. Общее загрязнение ими Мирового океана превысило шесть миллионов тонн в год, причём из всех источников вклад судоходства, включая аварии танкеров, стал уже выше поступления с материковым стоком, составляя соответственно тридцать пять и тридцать один процент. Каждая тонна нефти покрывает тонкой плёнкой порядка двенадцати квадратных километров водной поверхности. По оценкам специалистов, нефтью уже загрязнена одна пятая акватории Мирового океана. Нефтяная плёнка приводит к гибели живых организмов, млекопитающих и птиц, нарушает процессы фотосинтеза и, следовательно, газообмен между гидросферой и атмосферой.

Все внутренние моря Российской Федерации испытывают интенсивную антропогенную нагрузку, как на самой акватории, так и в результате техногенного воздействия на водосборном бассейне. К охарактеризованному выше стоку загрязнённой волжской воды в Каспийское море добавляется непосредственное его загрязнение морским нефтепромыслом. Концентрация нефтепродуктов и фенолов в акваториях северного и восточного Каспия составляет четыре-шесть предельно допустимых концентраций, а у берегов Азербайджана десять-шестнадцать предельно допустимых концентраций. Нефтепродуктами сильно загрязнены все европейские моря, включая Средиземное, Северное и Балтийское.

Степень загрязнения морской воды принято характеризовать классом качества с первого по седьмой с соответствующей оценкой от очень чистой до чрезвычайно грязной. Морские воды Черноморского побережья от Анапы до Сочи характеризуются как загрязнённые и умеренно загрязнённые. Воды восточной части Финского залива Балтийского моря относятся к грязным и очень грязным. Во многих морях превышены предельно допустимые концентрации нефтяных углеводородов, фенолов, аммонийного азота, пестицидов, синтетических поверхностно-активных веществ, ртути. Особую озабоченность вызывает захоронение радиоактивных отходов в северных морях.

2. Нормирование ионизирующих излучений

Ионизирующее излучение в самом общем смысле представляет собой различные виды микрочастиц и физических полей, способных ионизировать вещество. В более узком смысле к ионизирующему излучению не относят ультрафиолетовое излучение и излучение видимого диапазона света, которое в отдельных случаях также может быть ионизирующим. Излучение микроволнового и радиодиапазонов не является ионизирующим.

Экологически значимой характеристикой атмосферы является присутствие в ней ионизирующих излучений, мощность которых меняется в зависимости от географического положения и высоты над уровнем моря. В природе ионизирующее излучение обычно генерируется в результате спонтанного радиоактивного распада радионуклидов, ядерных реакций, включая синтез и индуцированное деление ядер, захват протонов, нейтронов, альфа-частиц и других частиц, а также при ускорении заряженных частиц в космосе. Искусственными источниками ионизирующего излучения являются искусственные радионуклиды, генерирующие альфа-, бета- и гамма-излучения, ядерные реакторы, генерирующие главным образом нейтронное и гамма-излучение, радионуклидные нейтронные источники, ускорители элементарных частиц, генерирующие потоки заряжённых частиц, а также тормозное фотонное излучение, рентгеновские аппараты, генерирующие тормозное и рентгеновское излучение.

По механизму взаимодействия с веществом выделяют непосредственно потоки заряжённых частиц и косвенно ионизирующее излучение в виде потоков нейтральных элементарных частиц, фотонов и нейтронов. По механизму образования различают первичное ионизирующее излучение, рождённое в источнике, и вторичное, образованное в результате взаимодействия излучения другого типа с веществом. Ионизирующее излучение бывает также корпускулярным и электромагнитным, фотоновым. Корпускулярное излучение представляет собой поток частиц с массой потока, отличной от нуля, включая альфа- и бета-частицы, протоны, нейтроны и другие. К электромагнитному излучению относятся гамма-излучение и рентгеновское излучение.

К основным видам радиоактивных излучений относятся следующие. Альфа-излучение представляет собой поток ядер гелия, который излучается веществом при радиоактивном распаде ядер с энергией, не превышающей нескольких мегаэлектронвольт. Эти частицы имеют высокую ионизирующую и низкую проникающую способность. Бета-частицы представляют собой поток электронов и позитронов. Проникающая способность бета-частиц, составляющая 2,5 сантиметра в живых тканях и до восемнадцати метров в воздухе, выше, а ионизирующая ниже, чем у альфа-частиц. Нейтроны вызывают ионизацию веществ и вторичное излучение, состоящее из заряженных частиц и гамма-квантов. Проникающая способность зависит от энергии и состава веществ, с которыми происходит взаимодействие. Гамма-излучение представляет собой электромагнитное фотонное излучение с большой проникающей и малой ионизирующей способностью с энергией от ноль целых ноль ноль одного до трёх мегаэлектронвольт. Рентгеновское излучение возникает в среде, окружающей источник бета-излучения, в ускорителях электронов и является совокупностью тормозного и характерного излучений, энергия фотонов которых не превышает один мегаэлектронвольт. Характерным называют фотонное излучение с дискретным спектром, возникающее при изменении энергетического состояния атома. Тормозное излучение представляет собой фотонное излучение с непрерывным спектром, возникающее при изменении кинетической энергии заряженных частиц.

Естественными источниками ионизирующих излучений являются космическое пространство, а также сосредоточенные в земной коре радиоактивные нуклиды урана, тория и актиния, выделяющие в процессе распада в атмосферу изотопы радона. Половину годовой индивидуальной эффективной дозы облучения от земных источников радиации человек получает от невидимого, не имеющего вкуса и запаха тяжёлого газа радона. В природе радон встречается в двух основных изотопах: радон-222, член радиоактивного ряда, образуемого продуктами распада урана-238, и радон-220, член радиоактивного ряда тория-232. Радон в 7,5 раз тяжелее воздуха и является альфа-радиоактивным. Период полураспада радона-222 равен 3,8 суток. После распада ядро радона превращается в ядро полония. Заканчивается ряд стабильным изотопом свинца. Основную часть дозы облучения от радона человек получает, находясь в закрытых, непроветриваемых помещениях. Радон может проникать сквозь трещины в фундаменте, через пол из земли и накапливаться в основном в нижних этажах жилых зданий. Одним из источников радона могут быть конструкционные материалы, используемые в строительстве, в первую очередь такие материалы, как гранит, пемза и глинозём. По мере подъёма над поверхностью Земли интенсивность облучения ионизирующими излучениями от земных источников постепенно уменьшается.

Другой естественный источник ионизирующего излучения — космос. Из него на Землю поступают космические лучи, представленные потоками высокоэнергетических протонов примерно девяносто процентов, ядер атомов гелия около девяти процентов, нейтронов, электронов и ядер лёгких элементов около одного процента. Мощную защиту человека и всей биосферы от космических заряженных частиц радиации создаёт магнитное поле Земли. Тем не менее часть частиц с высокой энергией преодолевает магнитосферу и достигает верхних слоёв атмосферы. Радиационный фон, создаваемый космическими лучами, составляет половину всего облучения, получаемого человеком от естественных источников радиации. Защититься от такого невидимого космического душа невозможно, причём различные участки поверхности планеты подвергаются его воздействию по-разному. Северный и Южный полюсы получают больше космической радиации, чем экваториальные области, так как защитное влияние магнитного поля здесь ослаблено.

В соответствии с нормами радиационной безопасности НРБ-99/2009 доза эффективная, эквивалентная годовая, представляет собой количество энергии ионизирующих излучений, поглощённых организмом человека за год, с учётом радиочувствительности к соответствующим видам излучения как всего тела, так и его отдельных органов и тканей. Она равняется сумме эффективной эквивалентной дозы внешнего облучения, полученной за календарный год, и ожидаемой эффективной эквивалентной дозы внутреннего облучения, обусловленной поступлением радионуклидов внутрь организма за тот же год. Единица измерения в системе СИ — зиверт. Данное понятие характеризует меру риска возникновения отдалённых последствий облучения человека. На Земле естественный радиационный фон на уровне моря составляет ноль целых пять десятых миллигрей в год. На высоте 1500 метров он уже в два раза выше, на высоте 6000 метров, соответствующей полёту самолёта, в пять раз выше.

Антропогенными источниками ионизирующих излучений и ряда долго- и короткоживущих изотопов являются ядерные взрывы, атомная энергетика, включая объекты по переработке и захоронению её отходов, установки рентгеноскопии в промышленности и медицине, теплоэнергетические устройства, работающие на угле, и другие источники. Для количественной оценки облучения населения и производственного персонала существуют следующие величины: активность радиоактивного вещества, поглощённая доза, эквивалентная доза, эффективная ожидаемая доза, эффективная доза, коллективная эффективная доза. Сама радиоактивность непосредственно зависит от вида и энергии излучения, физических свойств облучаемой среды и других факторов. Степень ионизации характеризуется дозой облучения: чем она больше, тем больше ионизация вещества.

В соответствии с этим всё население делится на две категории: персонал, непосредственно работающий с источниками излучения, и всё население. Персонал в свою очередь делится на две группы: группа А, работающая с источниками излучения, и группа Б, находящаяся по условиям работы в сфере их воздействия. Для каждой категории облучаемых лиц установлено три класса нормативов: основные дозовые пределы, допустимые уровни и контрольные уровни.

Эффективная доза для персонала группы А составляет 20 миллизиверт в год в среднем за любые последовательные пять лет, но не более 50 миллизиверт в год. Для населения эффективная доза составляет 1 миллизиверт в год в среднем за любые последовательные пять лет, но не более 5 миллизиверт в год. Эквивалентная доза за год в хрусталике для персонала составляет 150 миллизиверт, для населения 15 миллизиверт. Эквивалентная доза за год на коже для персонала составляет 500 миллизиверт, для населения 50 миллизиверт. Эквивалентная доза за год на кистях и стопах для персонала составляет 500 миллизиверт, для населения 50 миллизиверт. Превышение допустимых и контрольных уровней является порогом ухудшения радиационной обстановки и сигналом к принятию соответствующих мер безопасности.

С 1 сентября 2025 года в России вступили в силу новые санитарно-эпидемиологические правила и нормы СанПиН 2.6.4115-25, которые в рамках регуляторной гильотины заменили около двадцати ранее действовавших нормативных актов. Новые правила устанавливают единые требования радиационной безопасности при работе со всеми видами источников ионизирующего излучения, включая радиоизотопные приборы, радионуклидные и рентгеновские дефектоскопы, лучевые досмотровые установки, медицинские рентгеновские аппараты и закрытые радионуклидные источники для лучевой терапии. Документ действует до 1 сентября 2031 года и вносит значительные изменения в существующую практику работы с радиационными источниками. [^8^]

Для обнаружения ионизирующих излучений, измерения их энергии и других свойств применяются дозиметрические приборы. Основные методы защиты в производственном цикле включают защиту расстоянием, защиту временем, защиту экранированием источника излучения и защиту количеством. Защита расстоянием основана на том, что интенсивность облучения уменьшается пропорционально квадрату расстояния между источником излучения и работающим. Защита временем заключается в уменьшении продолжительности контакта человека с источником излучения. Защита экранированием подразумевает укрытие источника излучения конструкционными материалами, хорошо поглощающими излучение: свинец, железо, бетон, бор или свинецсодержащее стекло. Защита количеством заключается в уменьшении мощности источников до минимальных величин.

Средняя облучаемость населения на территории России и стран Содружества Независимых Государств в 1,7 раза больше глобальной из-за более высокого естественного и технозависимого фона и воздействия ряда техногенных факторов. Значительная техногенная радиационная нагрузка, помимо технических источников, обусловлена рассеянием радионуклидов в результате ядерных взрывов и аварий, а также наличием плохо изолированных скоплений радиоактивных отходов, образовавшихся в то время, когда напряжённая ядерная гонка сочеталась с незнанием степени риска и радиологической беспечностью.

На территории России действуют девять атомных электростанций с реакторами РБМК и ВВЭР. Проверки, производимые по стандартам Международного агентства по атомной энергии, показывают, что станции находятся в удовлетворительном состоянии. Согласно отчёту Росатома за 2024 год, на российских атомных станциях отсутствовали события выше уровня первого по международной шкале INES. Все отклонения в работе атомных станций расследовались в установленном порядке, основными причинами отклонений были определены исчерпание ресурсов отдельных элементов оборудования до назначенного изготовителем времени наработки, несовершенство методов диагностики и контроля технического состояния отдельных элементов оборудования, находящегося в работе. В течение 2024 года проверкам в области обеспечения ядерной и радиационной безопасности подверглись 156 объектов использования атомной энергии, на девяносто шесть процентов из которых по результатам плановых проверок не было выявлено ни одного нарушения, влияющего на обеспечение безопасности при их эксплуатации. [^9^]

В связи с вышесказанным одной из наиболее острых экологических проблем в стране остаётся проблема радиоактивных отходов. Об истинных её масштабах стало известно в 1993 году, когда был составлен государственный регистр мест и объектов добычи, переработки, использования, хранения и захоронения радиоактивных веществ, радиоактивных отходов, источников ионизирующих излучений. Только на предприятиях Росатома сосредоточено шестьсот миллионов кубических метров радиоактивных отходов с суммарной активностью 1,5 миллиарда кюри. На атомных электростанциях хранятся 140 тысяч кубических метров жидких и 8 тысяч кубических метров отверждённых отходов общей активностью 31 тысяча кюри, а также 120 тысяч кубических метров излучающих твёрдых отходов в виде оборудования и строительного мусора. Ни одна атомная электростанция не имеет полного комплекта установок для подготовки отходов к захоронению. Поставщиками радиоактивных отходов являются также Военно-морской флот, атомный ледокольный флот, судостроительная промышленность, предприятия неядерного цикла, включая научно-исследовательские институты, промышленные предприятия, медицинские учреждения и учебные заведения.

Наиболее сложная технологическая стадия ядерного топливного цикла — переработка отработавшего ядерного топлива и захоронение радиоактивных отходов. На предприятиях Росатома, Минтранса и Военно-морского флота России хранится 7800 тонн отработавшего ядерного топлива с общей активностью 3,9 миллиарда кюри. Отработавшее ядерное топливо атомных электростанций с реакторами типа РБМК в настоящее время не перерабатывается, а отработавшее ядерное топливо от реакторов ВВЭР транспортируется в специальное хранилище с перспективой последующей переработки на строящемся заводе РТ-2 Горно-химического комбината в городе Железногорске Красноярского края. Однако строительство этого завода вызывает протесты экологической общественности, поскольку существующая технология регенерации отработавшего ядерного топлива связана с образованием большого количества жидких радиоактивных отходов разной степени активности. Наибольшие возражения вызывают предложения о приёме отработавшего ядерного топлива с зарубежных атомных электростанций для временного хранения с целью последующей переработки.

На большей части территории Российской Федерации мощность дозы гамма-излучения на местности соответствует фоновым значениям и колеблется в пределах 10-20 микрентген в час. В результате радиационного обследования городов и населённых пунктов страны выявлены сотни участков локального радиоактивного загрязнения, характеризующихся мощностью дозы от десятков микрентген в час до десятков миллирентген в час. На этих участках находят утерянные, выброшенные или произвольно захороненные источники ионизирующих излучений различного назначения, изделия со светосоставом, технологические отходы производств и содержащие радионуклиды стройматериалы. Эти загрязнения повышают риск для населения получить опасную дозу облучения в самом неожиданном месте, включая собственное жилище, когда, например, строительные панели становятся источником ионизирующего излучения.

Заключение

Подводя итоги проведённого исследования, необходимо указать на следующие ключевые проблемы. Исследования, проведённые в бассейне Волги, показали, что для разбавления поступающих ежегодно в Волгу девятнадцати кубических километров сточных вод требуется от 950 до 3800 кубических километров чистой воды, а среднегодовой сток Волги равен всего 254 кубических километра. Соответственно, вода не очищается должным образом, и год от года положение будет всё ухудшаться, если не урегулировать должным образом сложившуюся ситуацию.

Угрожающие размеры принимает загрязнение морей и всего Мирового океана, которому в условиях современной цивилизации отведена роль гигантской мусорной свалки. Почти семьдесят процентов загрязнений морской среды связано с наземными источниками, поставляющими промышленные стоки, мусор, химикаты, пластмассы, нефтепродукты, радиоактивные отходы. К числу наиболее опасных загрязнителей морей относятся нефть и нефтепродукты. Общее загрязнение ими Мирового океана превысило шесть миллионов тонн в год, причём из всех источников вклад судоходства, включая аварии танкеров, стал уже выше поступления с материковым стоком, составляя соответственно тридцать пять и тридцать один процент. Нефтяная плёнка приводит к гибели живых организмов, млекопитающих и птиц, нарушает процессы фотосинтеза и, следовательно, газообмен между гидросферой и атмосферой, что может вызвать необратимые процессы в изменении климата Земли.

Говоря об ионизирующем излучении, проблемой в данной сфере является прежде всего защита населения от такового, в основном в процессе производственной деятельности, поскольку далеко не все установленные в данной сфере нормативы соблюдаются. Одной из наиболее острых экологических проблем в России остаётся проблема радиоактивных отходов. Об истинных её масштабах стало известно в 1993 году, когда был составлен государственный регистр мест и объектов добычи, переработки, использования, хранения и захоронения радиоактивных веществ, радиоактивных отходов, источников ионизирующих излучений. Наиболее сложная технологическая стадия ядерного топливного цикла — переработка отработавшего ядерного топлива и захоронение радиоактивных отходов. Но данная проблема захоронения до сих пор не решена в полной мере.

Согласно современным данным, в 2024 году загрязнение питьевой воды привело к одиннадцати тысячам смертей и 1,4 миллиона случаев заболеваний в Российской Федерации. При этом каждый девятый житель страны не имеет доступа к качественной питьевой воде из систем централизованного водоснабжения. Наиболее неблагоприятная ситуация складывается в Калмыкии, где почти у двадцати восьми процентов жителей отсутствует доступ к централизованному водоснабжению, а качественной водой обеспечено лишь 6,46 процента населения. Сложная ситуация также наблюдается в Еврейской автономной области, Туве и Курганской области. [^2^]

Количество случаев высокого и экстремально высокого загрязнения водных объектов продолжает расти: с 2471 случая в 2022 году до 3095 случаев в 2024 году. При этом число случаев экстремально высокого загрязнения выросло в 1,8 раза — с 544 случаев до 985 случаев. Наибольшую нагрузку от загрязнения испытывают водоёмы бассейнов рек Волги и Оби, на долю которых приходится пятьдесят шесть процентов всех случаев. [^2^]

В сфере радиационной безопасности с 1 сентября 2025 года вступили в силу новые санитарно-эпидемиологические правила и нормы СанПиН 2.6.4115-25, устанавливающие единые требования радиационной безопасности при работе со всеми видами источников ионизирующего излучения. Документ действует до 1 сентября 2031 года и вносит значительные изменения в существующую практику работы с радиационными источниками, заменяя около двадцати ранее действовавших нормативных актов. [^8^]

Таким образом, комплексная проблема сохранения гидросферы и обеспечения радиационной безопасности требует принятия решительных мер на всех уровнях — от международного сотрудничества до региональных программ. Необходима разработка и реализация специальных целевых программ по спасению водных ресурсов, модернизация очистных сооружений, внедрение передовых технологий обезвреживания радиоактивных отходов и строгое соблюдение норм радиационной безопасности. Только при условии системного подхода к решению данных проблем возможно обеспечение экологической безопасности и устойчивого развития для будущих поколений.

Список использованной литературы

1. Экология человека: Словарь-справочник / Под общей редакцией академика РАМН Н.А. Агаджаняна. — М.: Издательская фирма «КРУК», 1997.

2. Экология. Природа — Человек — Техника: Учебник для вузов / Т.А. Акимова, А.П. Кузьмин, В.В. Хаскин. — М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2001.

3. Экология: Учебник для вузов / Н.И. Николайкин, Н.Е. Николайкина, О.П. Мелехова. — М.: Дрофа, 2004.

4. Экология: Учебник для вузов / А.С. Степановских. — М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2001.

5. Нормы радиационной безопасности (НРБ-99/2009): СанПиН 2.6.1.2523-09. — М.: Федеральный центр гигиены и эпидемиологии Роспотребнадзора, 2009.

6. СанПиН 2.6.4115-25. Санитарно-эпидемиологические правила и нормы «Требования радиационной безопасности при работе с источниками ионизирующего излучения». — Вступили в действие с 1 сентября 2025 года.

7. Годовой отчёт Росатома за 2024 год. — М.: Государственная корпорация по атомной энергии «Росатом», 2025.

8. Данные проекта «Если быть точным» по исследованию экологических проблем в России (2025).