Nukleärt nedfallseffekter på ett ekosystem

Den här artikeln använder Tjernobyl som en fallstudie av nukleära nedfallseffekter på ett ekosystem.

Tjernobyl

Tjänstemän använde hydrometeorologiska data för att skapa en bild av hur det potentiella kärnkraftsnedfallet såg ut efter Tjernobyl-katastrofen 1986. Med denna metod kunde de bestämma fördelningen av radionuklider i det omgivande området, och upptäckte utsläpp från själva kärnreaktorn. Dessa utsläpp inkluderade; bränslepartiklar, radioaktiva gaser och aerosolpartiklar. Bränslepartiklarna berodde på den våldsamma växelverkan mellan hett bränsle och kylvattnet i reaktorn, och till dessa partiklar var fästade cerium , zirkonium , lantan och strontium . Alla dessa element har låg flyktighet, vilket innebär att de föredrar att stanna i flytande eller fast tillstånd snarare än att kondensera till atmosfären och existera som ånga.

Cerium och Lantan kan orsaka oåterkalleliga skador på det marina livet genom att försämra cellmembranen, påverka reproduktionsförmågan samt förlama nervsystemet.
Strontium i sin icke-nukleära isotop är stabil och ofarlig, men när den radioaktiva isotopen, Sr ₉₀ , släpps ut i atmosfären kan det leda till anemi, cancer och orsaka brist på syre.
Aerosolpartiklarna hade spår av Tellur , ett giftigt grundämne som kan skapa problem vid utveckling av foster, tillsammans med Cesium , som är ett instabilt, otroligt reaktivt och giftigt element.
uran-235 återfanns i aerosolpartiklarna .
Den vanligaste radioaktiva gasen som upptäcktes var Radon , en ädelgas som inte har någon lukt, ingen färg och ingen smak, och som också kan resa in i atmosfären eller vattendrag. Radon är också direkt kopplat till lungcancer och är den näst vanligaste orsaken till lungcancer i befolkningen.

Alla dessa grundämnen försämras endast genom radioaktivt sönderfall , vilket också är känt som en halveringstid. Halveringstiderna för de tidigare diskuterade nukliderne kan variera från bara timmar till årtionden. Den kortaste halveringstiden för de tidigare grundämnena är Zr ₉₅ , en isotop av zirkonium som tar 1,4 timmar att sönderfalla. Den längsta är Pu ₂₃₅ , som tar ungefär 24 000 år att förfalla. Medan den initiala utsläppen av dessa partiklar och element var ganska stor, fanns det flera lågnivåutsläpp under minst en månad efter den första incidenten i Tjernobyl.

Lokala effekter

Det omgivande djurlivet och faunan påverkades drastiskt av Tjernobyls explosioner. Barrträd, som det finns gott om i det omgivande landskapet, påverkades hårt på grund av sin biologiska känslighet för strålningsexponering. Inom några dagar efter den första explosionen dog många tallar i en radie på 4 km, med minskande men fortfarande skadliga effekter som observerades upp till 120 km bort. Många träd upplevde avbrott i sin tillväxt, reproduktionen var förlamad och det fanns flera observationer av morfologiska förändringar. Heta partiklar landade också på dessa skogar, vilket gjorde att hål och hålor brändes in i träden. Den omgivande marken var täckt av radionuklider, vilket förhindrade betydande nytillväxt. Lövträd som asp, björk, al och ek är mer resistenta mot strålningsexponering än barrträd [ ^{varför ? ]} , men de är inte immuna. Skador som sågs på dessa träd var mindre allvarliga än de som observerades på tallarna. En hel del nya lövfällande tillväxt led av nekros, död av levande vävnad och lövverk på befintliga träd gulnade och föll av. Lövträdens motståndskraft har gjort det möjligt för dem att studsa tillbaka och de har befolkats där många barrträd, mestadels tall, en gång stod. Örtartad vegetation påverkades också av strålning. Det gjordes många observationer av färgförändringar i cellerna, klorofyllmutation, brist på blomning, tillväxtdepression och vegetationsdöd.

Däggdjur är en mycket radiokänslig klass, och observationer av möss i det omgivande området av Tjernobyl visade en befolkningsminskning. Embryonal dödlighet ökade också, men migrationsmönster för gnagare gjorde att antalet skadade populationer ökade igen. Bland de drabbade smågnagarna observerades att det fanns ökande problem i blodet och levern, vilket är ett direkt samband med strålningsexponering. Frågor som levercirros, förstorade mjältar, ökad peroxidoxidation av vävnadslipider och en minskning av nivåerna av enzymer var alla närvarande hos gnagarna som exponerades för radioaktiva sprängningar. Större vilda djur mådde inte mycket bättre. Även om de flesta boskapen flyttades ett säkert avstånd bort, sparades inte hästar och boskap på en isolerad ö 6 km från radioaktiviteten i Tjernobyl. Hypertyreos, hämmad tillväxt och, naturligtvis, döden plågade djuren kvar på ön.

Förlusten av mänsklig befolkning i Tjernobyl, ibland kallad "uteslutningszonen", har gjort det möjligt för ekosystemen att återhämta sig. Användningen av herbicider, bekämpningsmedel och gödningsmedel har minskat eftersom det finns mindre jordbruksverksamhet. Den biologiska mångfalden av växter och vilda djur har ökat, och djurpopulationerna har också ökat. Strålningen fortsätter dock att påverka det lokala djurlivet.

Globala effekter

Faktorer som nederbörd, vindströmmar och de initiala explosionerna i Tjernobyl gjorde själva att kärnkraftsnedfallet spred sig över Europa, Asien, såväl som delar av Nordamerika. Det var inte bara en spridning av dessa olika radioaktiva grundämnen som tidigare nämnts, utan det fanns också problem med så kallade heta partiklar. Tjernobyl-reaktorn drev inte bara ut aerosolpartiklar, bränslepartiklar och radioaktiva gaser, utan det skedde en ytterligare utvisning av uranbränsle smält samman med radionuklider. Dessa heta partiklar kan spridas i tusentals kilometer och kan producera koncentrerade ämnen i form av regndroppar som kallas flytande heta partiklar. Dessa partiklar var potentiellt farliga, även i områden med låg strålning. Den radioaktiva nivån i varje enskild het partikel kan stiga så högt som 10 kBq, vilket är en ganska hög stråldos. Dessa flytande heta partikeldroppar kan absorberas på två huvudsakliga sätt; förtäring genom mat eller vatten och inandning.

Evolutionära effekter

Muterade organismer i sig har också effekter utanför närområdet. Møller & Mousseau 2011 finner att individer som bär på skadliga mutationer inte kommer att väljas bort omedelbart utan kommer istället att överleva i många generationer. Som sådana förväntas de ha ättlingar långt borta från föroreningsplatser som skapade dem, förorenar dessa populationer och orsakar konditionsnedgång .

^ ^a ^b ^c Nesterenko, Vassily B.; Yablokov, Alexey V. (2009). "Kapitel I. Tjernobylförorening: En översikt". Annals of the New York Academy of Sciences . 1181 (1): 4–30. Bibcode : 2009NYASA1181....4N . doi : 10.1111/j.1749-6632.2009.04820.x . ISSN 1749-6632 . S2CID 86142366 .
^ "Tjernobyl | Chernobyl-olycka | Chernobyl-katastrof - Världskärnteknisk anslutning" . www.world-nuclear.org . Hämtad 2019-04-18 .
^ ^a ^b ^c ^d ^e ^f "Kapitel II Frigörandet, spridningen och deponeringen av radionuklider - Tjernobyl: Bedömning av radiologisk och hälsoeffekt" . www.oecd-nea.org . Hämtad 2019-04-18 .
^ "11.5: Ångtryck" . Kemi LibreTexts . 2014-11-18 . Hämtad 2019-04-18 .
^ ^a ^b "Strontium (Sr) - Kemiska egenskaper, hälso- och miljöeffekter" . www.lenntech.com . Hämtad 2019-04-18 .
^ ^a ^b ChemiCool periodiskt bord av beståndsdelar och kemi . 2011-03-01.
^ Murphy DM; Froyd, KD; Apel, E.; Blake, D.; Blake, N.; Evangeliou, N.; Hornbrook, RS; Peischl, J.; Ray, E.; Ryerson, TB; Thompson, C.; Stohl, A. (april 2018). "En aerosolpartikel som innehåller anrikat uran som påträffas i den avlägsna övre troposfären". Journal of Environmental Radioactivity . 184–185: 95–100. doi : 10.1016/j.jenvrad.2018.01.006 . PMID 29407642 .
^ ^a ^b "Radon" . National Institute of Environmental Health Sciences . Hämtad 2019-04-18 .
^ ^a ^b ^c ^d ^e ^f ^g ^h ⁱ ^j ^k ^l ^m ⁿ ^o Smith, Jim; Beresford, Nicholas A. (2005). Tjernobyl – Katastrof och konsekvenser | SpringerLink . Springer Praxis böcker. doi : 10.1007/3-540-28079-0 . ISBN 978-3-540-23866-9 .
^ ^a ^b ^c ^d ^e ^f ^g Nesterenko, Vassily B.; Yablokov, Alexey V. (2009). "Kapitel I. Tjernobylförorening: En översikt". Annals of the New York Academy of Sciences . 1181 (1): 4–30. Bibcode : 2009NYASA1181....4N . doi : 10.1111/j.1749-6632.2009.04820.x . ISSN 1749-6632 . S2CID 86142366 .
^ ^a ^b ^c
- • Möller, AP; Mousseau, TA (2011). "Bevarandekonsekvenser av Tjernobyl och andra kärnkraftsolyckor". Biologiskt bevarande . Elsevier Ltd. 144 (12): 2787–2798. doi : 10.1016/j.biocon.2011.08.009 . ISSN 0006-3207 . S2CID 4110805 .
- • Barn, Michael; Koskinen, Otto; Linnanen, Lassi; Breyer, Christian (2018). "Hållbarhetsräcken för energiscenarier av den globala energiomställningen". Recensioner av förnybar och hållbar energi . Elsevier Ltd. 91 : 321-334. doi : 10.1016/j.rser.2018.03.079 . ISSN 1364-0321 . S2CID 117537591 .

[:0-1] Nesterenko, Vassily B.; Yablokov, Alexey V. (2009). "Kapitel I. Tjernobylförorening: En översikt". Annals of the New York Academy of Sciences . 1181 (1): 4–30. Bibcode : 2009NYASA1181....4N . doi : 10.1111/j.1749-6632.2009.04820.x . ISSN 1749-6632 . S2CID 86142366 .

[2] "Tjernobyl | Chernobyl-olycka | Chernobyl-katastrof - Världskärnteknisk anslutning" . www.world-nuclear.org . Hämtad 2019-04-18 .

[:2-3] ^ ^a ^b ^c ^d ^e ^f "Kapitel II Frigörandet, spridningen och deponeringen av radionuklider - Tjernobyl: Bedömning av radiologisk och hälsoeffekt" . www.oecd-nea.org . Hämtad 2019-04-18 .

[4] "11.5: Ångtryck" . Kemi LibreTexts . 2014-11-18 . Hämtad 2019-04-18 .

[:3-5] "Strontium (Sr) - Kemiska egenskaper, hälso- och miljöeffekter" . www.lenntech.com . Hämtad 2019-04-18 .

[:4-6] ChemiCool periodiskt bord av beståndsdelar och kemi . 2011-03-01.

[7] Murphy DM; Froyd, KD; Apel, E.; Blake, D.; Blake, N.; Evangeliou, N.; Hornbrook, RS; Peischl, J.; Ray, E.; Ryerson, TB; Thompson, C.; Stohl, A. (april 2018). "En aerosolpartikel som innehåller anrikat uran som påträffas i den avlägsna övre troposfären". Journal of Environmental Radioactivity . 184–185: 95–100. doi : 10.1016/j.jenvrad.2018.01.006 . PMID 29407642 .

[:1-8] "Radon" . National Institute of Environmental Health Sciences . Hämtad 2019-04-18 .

[:6-9] ^ ^a ^b ^c ^d ^e ^f ^g ^h ⁱ ^j ^k ^l ^m ⁿ ^o Smith, Jim; Beresford, Nicholas A. (2005). Tjernobyl – Katastrof och konsekvenser | SpringerLink . Springer Praxis böcker. doi : 10.1007/3-540-28079-0 . ISBN 978-3-540-23866-9 .

[:5-10] ^ ^a ^b ^c ^d ^e ^f ^g Nesterenko, Vassily B.; Yablokov, Alexey V. (2009). "Kapitel I. Tjernobylförorening: En översikt". Annals of the New York Academy of Sciences . 1181 (1): 4–30. Bibcode : 2009NYASA1181....4N . doi : 10.1111/j.1749-6632.2009.04820.x . ISSN 1749-6632 . S2CID 86142366 .

[Conserv-11] 

• Möller, AP; Mousseau, TA (2011). "Bevarandekonsekvenser av Tjernobyl och andra kärnkraftsolyckor". Biologiskt bevarande . Elsevier Ltd. 144 (12): 2787–2798. doi : 10.1016/j.biocon.2011.08.009 . ISSN 0006-3207 . S2CID 4110805 .

• Barn, Michael; Koskinen, Otto; Linnanen, Lassi; Breyer, Christian (2018). "Hållbarhetsräcken för energiscenarier av den globala energiomställningen". Recensioner av förnybar och hållbar energi . Elsevier Ltd. 91 : 321-334. doi : 10.1016/j.rser.2018.03.079 . ISSN 1364-0321 . S2CID 117537591 .

[12] • Möller, AP; Mousseau, TA (2011). "Bevarandekonsekvenser av Tjernobyl och andra kärnkraftsolyckor". Biologiskt bevarande . Elsevier Ltd. 144 (12): 2787–2798. doi : 10.1016/j.biocon.2011.08.009 . ISSN 0006-3207 . S2CID 4110805 .

[13] • Barn, Michael; Koskinen, Otto; Linnanen, Lassi; Breyer, Christian (2018). "Hållbarhetsräcken för energiscenarier av den globala energiomställningen". Recensioner av förnybar och hållbar energi . Elsevier Ltd. 91 : 321-334. doi : 10.1016/j.rser.2018.03.079 . ISSN 1364-0321 . S2CID 117537591 .