رادیو اكتیویته و اثرات آن بر محیط زیست

چكیده

در این مقاله اشعه رادیو اكتیو با قدرت نفوذ متفاوت و منابع ایجاد رادیواكتیویته شامل منابع طبیعی و منابع مصنوعی مورد بررسی قرار می‌گیرند. در مورد منابع مصنوعی از سلاح‌های هسته‌ای و صنایع هسته‌ای و اثراتی كه صنایع هسته‌ای و به طور كلی مواد رادیو‌اكتیو رها شده از این صنایع در آلودگی آبها، اكوسیستم آبی و زنجیره غذایی انسان دارند، بحث می‌شود و به عنوان نمونه از چندین حادثه در جهان فقط به حادثه چرنوبیل كه منجر به آلودگی گسترده و طولانی مدت محیط شد، اشاره می‌شود.

منابع رادیو اكتیویته

محیط به طور طبیعی به دلیل اشعه‌ای كه از آسمانها، زمین، اتمهای درون جسم و از فعالیتهای عادی نظیر سوخت فسیلی و فلاحت دریافت می‌دارد، رادیواكتیو می‌باشد . اشخاص به طور متوسط در بریتانیا سالیانه مقدار 2500 میكروسیورت اشعه دریافت می‌كنند به طور كلی حدود 88 درصد از اشعه دریافتی كه از كنترل خارج است، منشأ طبیعی دارد.

منابع طبیعی پرتوزایی شامل اشعه كیهانی (10 درصد كل تشعشعات) اشعه گاما از صخره‌ها و خاك (چهارده درصد كه با وضعیت زمین شناسی منطقه بسیار متغیر است)، گاز رادون و تورن داخل ساختمانها (52 درصد كه بسته به منابع موجود در منطقه متغیر است) و اشعه تجمع یافته در بافتها از طریق غذا و شرب (12 درصد) می‌شود. علیرغم تماس دائم ما با تشعشعات ناشی از منابع طبیعی حد آستانه‌ای برای خسارت وارده وجود ندارد و مقداری كه باعث آسیب می‌شود تقریباً متناسب با كل مقدار اشعه جذب شده است، به طوری كه ضروری است اشعه‌های خروجی منابع ساخت بشر كه به محیط وارد می‌شود، محدود گردند . منابع مهم قابل كنترل اشعه در محیط آنهایی هستند كه از آزمایش سلاح های هسته‌ای و صنایع هسته‌ای ناشی می‌شوند. آزمایش سلاح‌های هسته‌ای در دهه 1940 شروع شد و ادامه پیدا كردتا اینكه در دهه 1950 به حداكثر خود رسید. با امضای پیمان تحریم آزمایشات هسته‌ای در سال 1963 بین شوروی، آمریكا و انگلیس، خروجی ناشی از این منابع به میزان بسیار زیادی كاهش پیدا كرد ولی متأسفانه به طور كلی محو نشد. البته در حالی كه سلاح‌های هسته‌ای زیادی برای مقاصد دفاعی نگهداشته می‌شوند، امكان وقوع جنگ هسته‌ای به قوت خود باقی است؛ كه در صورت چنین حادثه‌ای با آزاد شدن تشعشع رادیواكتیویته تنها یكی از تعداد بلاهای ناگهانی مشتمل بر امكان ایجاد زمستان هسته‌ای و تغییرات آب و هوای جهانی خواهد بود كه جهان با آن مواجه خواهد شد. (دوتو- 1989).

صنایع هسته‌ای شدیداً كنترل می‌شود و معمولاً مد نظر است كه مقدار رادیواكتیویته‌ای كه به طور معمول آزاد می‌شود، برای محیط و بشر مضر نباشد. به هر حال این موضوع مشكلات بالقوه‌ای است كه با صنایع هسته‌ای همراه و بسیار نگران‌كننده است. استفاده از مواد رادیواكتیویته ضایعاتی ایجاد می‌كند كه بایستی نسبت به دفع آن اقدام شود. ضایعات با اكتیویته بالا فقط توسط صنایع هسته‌ای تولید می‌شوند؛ ولی ضایعات با اكتیویته بالا فقط توسط صنایع هسته‌ای تولید می‌شوند ولی ضایعات با اكتیویته متوسط و پایین زیادی كه در نیروگاه‌های هسته‌ای، تأسیسات دفاعی، صنایع رادیوایزوتوپ، آزمایشگاه‌ها و بیمارستان‌ها تولید می‌شوند، نیز وجود دارد. در بریتانیا سالیانه چیزی در حدود 2500 متر مكعب از ضایعات با رادیواكتیویته متوسط و 25000 متر مكعب از ضایعات با اكتیویته پایین در مقایسه با فقط 1100 متر مكعب از ضایعات با اكتیویته بالا در مدت متجاوز از سی سال تولید می‌شود.

بعضی از ضایعات مایع و گازی شكل با اكتیویته پایین ناشی از آزمایشگاه‌ها و بیمارستان‌ها مستقیماً در محیط تخلیه می‌شوند؛ ولی ضایعات جامد نظیر شیشه‌آلات، البسه، لجن‌ها، كه اجزاء رآكتور را تشكیل می‌دهند و غیره و ضایعات زیاد مایع رادیواكتیویته، مدیریت بسیار دقیقی را می‌طلبند. دفع این مواد اگر مشكل علمی نداشته باشد، یك مشكل سیاسی است. بیشتر ضایعات با رادیواكتیویته پایین پس از بسته‌بندی در بشكه‌های فولادی و اندود كردن با سیمان سابقاً در دریا انباشته می‌شد ولی به نظر می‌رسد كه دفع در خشكی از لحاظ سیاسی انتخاب برتری باشد. نگرانی چنین محلهای دفع این است كه خواه محلهای دفع عمیق یا كم عمق باشند، در نهایت ممكن است در اثر نشت، آبهای سطحی یا زیرزمینی را آلوده سازند.

پتانسیل آلودگی از طریق به كار انداختن نیروگاه‌های هسته‌ای، در حال افزایش است و دفع ضایعاتشان یك مشكل برای آینده محسوب می شود. سایر نگرانیهای مهم، خرابكاری یا سوانحی است كه در تأسیسات هسته‌ای روی می‌دهد. صنایع نیروگاه هسته‌ای ضرورتاً از یك پیشینـــــه سلامت خوبی برخوردار است. از چندین حادثه در جهان فقط، حادثه چرنوبیل (در ذیل شرح داده می‌شود) منجر به آلودگی گسترده و طولانی‌مدت محیط شد. هر حادثه‌ای كه اتفاق می‌افتد ناراحتی و اضطراب مردم از صنایع هسته‌ای را نشان می‌دهد و با این وجود هر چقدر صنایع هسته‌ای ایمن باشند و به خوبی تنظیم شده باشند، حوادث اتفاق می‌افتد و در نهایت هم عواقب شومی برای اكوسیستم و جمعیت انسانها در سطح وسیع خواهد داشت. بنابراین صنایع هسته‌ای از نقطه نظر سلامت عمومی ناایمن خواهند بود.

اثرات بیولوژیكی

بدیهی است كه نگرانی اصلی از رادیونوكلوئیدها آلودگی زنجیره غذایی مربوط به انسان است. تعداد كمی از رادیونوكلوئیدها از اهمیت ویژه‌ای برخوردارند و آنهایی هستند كه در زنجیره غذایی و اثرات زیستی دخالت دارند یا ایزوتوپهای مواد غذایی ضروری هستند و یا رفتار شیمیایی مشابه مواد غذایی ضروری از خود نشان می‌دهند. بعضی از رادیونوكلوئیدها به مانند اورانیوم و پلوتونیوم به علت اینكه ممكن است همراه گردوغبار مورد استنشاق قرار گرفته و در ریه‌ها تجمع نمایند، نگران كننده هستند. در جدول«1» رادیونوكلوئیدهایی كه از نظر بیولوژیكی دارای اهمیت هستند، فهرست شده است.

رادیونوكلوئیدها در غلظت زیاد مسمومیت حاد ایجاد می‌كنند. حساسیت تشعشعی یك بافت مستقیماً با فعالیت تقسیم سلولهای آن متناسب است. (اینكه فعالانه در حال تقسیم هستند یا نه) و آسیب كروموزومی علت مرگ سلولی است، بنابراین كار اعضای مختلف بدن در زمان‌های مختلف پس از تماس با اشعه یا با میزان‌های متفاوت تماس با اشعه متوقف می‌شود. بعد از اینكه تمام بدن به میــــــزان 5-2 گری در معرض اشعه X قرار گرفت، به عنوان مثال، در مدت دو روز نقص در لنفوسیت‌ها مشاهده می‌شود، در حالی كه كاهش در اریتروسیت‌ها به مدت 2-3 هفته دیرتر اتفاق می‌افتد. در پستانداران به میزان 6 تا 10 گری منجر به نقص در بافت‌هایی می‌شود كه سلول‌های خونی را تولید می‌كنند 10 تا 50 گری باعث اختلالات روده‌ای مانند اسهال و استفراغ و بیشتر از 50 گری باعث ایجاد سندرم اعصاب مركزی نظیر لرزش – تشنج و بی‌حالی می‌شود. (گروش، 1987). این اثرات احتمال دارد فقط در حوادث انرژی هسته‌ای یا جنگ اتفاق بیفتد. نگرانی اصلی در مورد تماس با سطوحی از اشعه است كه منجر به اثرات مزمن جسمی (اثر بر سلولهای بدن) و یا ژنتیكی (اثر بر سلولهای جنسی)، می‌گردد. اثرات جسمی اثراتی هستند كه منجر به انواع مختلف سرطان می گردد. اثرات ژنتیكی ، اثرات و ناهنجاریهایی هستند كه در نتیجه پرتوافكنی اندامهای تناسلی والدین، در نسل بعدی ایجاد می‌گردد. به دلیل اینكه چنین شرایطی به طور طبیعی مدت مدیدی پس از تماس با اشعه ظاهر می‌شوند، مربوط كردن آنها به یك حادثه در تماس با اشعه مشخص، بسیار مشكل است.

ارگانیسم‌های آبزی كه در زیر محل تخلیه ایستگاه‌های تولید نیروی هسته‌ای با مؤسسات تحقیقاتی زندگی می‌كنند، بیشتر در معرض اثرات مزمن طولانی مدت اشعه قرار دارند. ماهی‌های یك رودخانه مجاور آزمایشگاه ملی اوك‌ریج (Oak Ridge) در ایالات متحده كه روزانه در معرض 6/0 تا 6/3 میلی‌گری از اشعه ناشی از رسوبات قرار گرفته بودند، تخمهایی بزرگتر از اندازه متوسط با شیوع بالایی جنین غیر عادی تولید كرده بودند. به علت نگرانی اثر تجمعی، توزیع رادیونوكلوئیدها در آبهای پذیرنده پسابهای ناشی از تأسیسات هسته‌ای به دقت ردیابی می‌شود. به هر حال، پایش تمام سیستم‌ها عملی نیست و معمولاً یك یا دو راه كه برای انسانها مهم هستند، وجود دارد كه به نام راه‌های بحرانی نامیده می‌شوند. اگر آلودگی رادیونوكلوئید در تمام راه‌های بحرانی كنترل شود، آن‌گاه كنترل كافی در سایر راه‌ها قابل حصول است.

راه‌های بحرانی و اعضای بحرانی (آن اعصایی كه اشعه دریافت می‌دارند یا بیشترین میزان تماس را دارند) پس از انجام یك مطالعه كه معمولاً به طرق مختلف در كتابخانه انجام می‌گیرد، مشخص می شوند. پس ظرفیت محدود كننده محیط با مقایسه‌ای كه با استانداردهای اولیه پرتودهی و براساس غلظت بحرانی به ازاء میزان واحد پرتوگیری انجام می گیرد، تنظیم می‌شود.

اعضای بحرانی ممكن است اعضایی باشند كه متوسط دریافت اشعه را دارند یا بعضی اجزاء زنده اكوسیستم هستند كه از رادیونوكلوئیدها متأثر می‌شوند یا در تغذیه انسان مهم هستند.

پایین دست یك ایستگاه نیروگاه هسته‌ای در رودخانه كلمبیا ملاحظه شد كه p 32 ماده بحرانی است و جمعیت انسانی از طریق خوردن ماهی در معرض آن قرار گرفتند. غلظت متوسط در آب رودخانه پایین‌دست نیروگاه حـــدود

6/5میلی بكرل در میلی‌لیتر و غلظت متوسط در گوشت ماهی سفید 9 بكرل در گرم بود.

فاكتورهای غلظت از آب به ماهی در تابستان حدود 5000 اما در زمستان كمتر از یك برآورد شده بود در آن گونه ماهی‌هایی كه بیشترین تعداد خورده شده بود، متوسط غلظت اشعه 5/1 بكرل در گرم بود.یك شخص كه 200 وعده غذایی ماهی در یك سال مصرف كند (حدود 40 كیلوگرم ماهی) در استخوانش كه عضو بحرانی است، اشعه‌ای به میزان 3 میلی‌لیتر سیورت كه 20 درصد حد سالیانه است، (لووز 1993) دریافت خواهد كرد. در نیروگاه هسته‌ای ترانسفیند واقع در ویلز-آب خنك‌ سازی در یك دریاچه محدود الیگوتروف تخلیه می‌شد. مصرف ماهی قزل‌آلای صید شده از دریاچه بیشتر از ماهی‌های دریایی بود. اما مقدار اشعه‌ای كه برای مصرف كنندگان برآورد شده فقط 7 درصد مقدار اشعه‌ای است كه به وسیله كمیسیون بین‌المللی حفاظت و بهداشت پرتوها توصیه شده است (لانگفرد 1983). غلظت‌هایی از رادیونوكلوئیدهای انتخابی در نمونه‌های گرفته شده از دریاچه ترانسفیند در جـــدول «2» نشان داده شده است.

از حوادث موجود تخلیه رادیونوكلوئیدها از عملیات عادی صنایع تولید نیروی هسته‌ای به نظر می‌رسد كه اثرات قابل اندازه‌گیری روی گیاهان و جانوران یك ناحیه وجود نداشته باشد؛ ولی وجود پتانسیل‌های زیاد فاكتورهای تجمعی میزانی از رادیو اكتیویته در ارگانیسم‌های غذایی باعث می شود كه میزان اشعه ورودی به بدن برای انسانها از طریق كمیسیون بین‌المللی حفاظت و بهداشت پرتوها محدود شود.

حادثه چرنوبیل

در 26 آوریل 1986حادثه‌ای در نیروگاه چرنوبیل حدود 60 مایلی شمال «كی اف» در اوكراین روی داد.

حوادث متوالی رویداد شامل یك موج ناگهانی از قدرت در رآكتور در حالی كه در حالت كم‌بار كار می‌كرد و به دنبال آن انفجار بخار و هیدروژن و یك آتش‌سوزی اتفاق افتاد. گزارشات اولیه یك حادثه در روز بعد از سوئد جائی كه بیشتر از میزانهای عادی گذشته دارای اشعه بود، دریافت گردید.

حادثه در 28 آوریل در اتحاد جماهیر شوروی گزارش شد. تخمین زده شد كه 5/3 درصد مواد رادیواكتیو یعنی 10 18 × 2 بكرل در اتمسفر رها شد.

زیان محیطی قابل ملاحظه‌ای در مناطق اطراف رآكتور روی داد در حدود 23000 كیلومتر مربع به عنوان منطقه آلوده مشخص شد و میزان بالایی از مواد رادیو اكتیـــو در جانوران خاكزی، حشرات آبزی، ماهی‌ها و پرندگان آبی یافت شد. نقص‌های مادرزادی و سرطان نیز در كودكانی‌ كه در ناحیه كیف از زمان واقعه متولد شدند، گزارش گردید و تخمین زده شد كه چندین هزار مرگ و میر به طور مستقیم به پرتوهای رها شده مربوط است و بیش از 15000 نفر نیز تحت تأثیر بیماری‌هایی با وسعت كمتر قرار گرفتند. ابر رادیواكتیو در ابتدا بر فراز اسكاندیناوی جریان یافت. اما سپس به طرف جنوب در طول اروپای مركزی تا بریتانیا حركت كرد (آپسیمون و دیگران 1988). منطقه مدیترانه نیز آلوده شد و شواهد بعدی واقعه در بیشتر قسمتهای دنیا مشخص گردید. باران شدید منجر به رسوب واقعی رادیواكتیویته در قسمتهایی از اسكاندیناوی اروپای مركزی غرب و شمال بریتانیا گردید. مجموعه‌ای از رادیونوكلوئیدها رسوب كرده بودند. تنها سزیوم 137 یك نیمه عمر طولانی قابل توجه برابر 30 سال دارد. سزیوم مانند پتاسیم به طور وسیعی در اكوسیستم پخش شد.

چارپایان اهلی برخی از نواحی شمالی و مرتفع به شدت آلوده شدند و برای مصرف انسان نامناسب گشتند. (لاندگرن 1993) اما بیشترین رسوب مواد رادیواكتیو تخلیه شده، دیر یا زود از طریق نشت یا شست‌و شو به داخل رودخانه‌ها وارد خواهند شد.

بیشترین رسوب مواد رادیواكتیو چرنوبیل در مناطقی با آبهای نرم، در جائیكه تجمع زیاد آب برای ماهی مناسب است روی داد. در سوئد، میزان رادیواكتیویته در آبهای شیرین به سرعت افزایش یافت. گونه‌‌های ماهی و میزان تجمع رادیونوكلوئیدها تغییر پیدا كرد. به عنوان مثال در ماهی سیم دریاچه تروسكه كه یك ماهی تغذیه‌كننده از كف است، 1000 بكرل در كیلوگرم سزیوم 137 در طول ماه می تجمع پیدا كرده بود كه 10 برابر بیشتر از میزان آن در ماهی خاردار و اردك‌ماهی بود. تا ماه جولای، در ماهی خاردار كه از زئوپلانكتونها تغذیه می‌كند، بیش از 8000 بكرل در كیلوگرم تجمع پیدا كرده بود

نتیجه‌گیری نهایی

اینكه پس‌مانده‌های عادی آزادشده از نیروگاهــــهای هسته‌ای برای محیط طبیعی یا بشر زیان‌آور باشند، مشخص نشده است به نظر می‌رسد كه تكنولوژی هسته‌ای در مقایسه با مولدهای مصرف‌كنندة سوخت فسیلی كــــه