Radiactivitat ambiental

La radiactivitat ambiental es produïx pels materials radiactius que es troben en l'entorn humà. Mentres que alguns radioisòtops, com l'estronci 90 (⁹⁰Sr) i el tecnecio 99 (⁹⁹Tc), solament existixen en la Terra com a resultat de l'activitat humana, i uns atres, com el potassi 40 (⁴⁰K), solament es produïx per processos naturals, alguns isòtops, com el triti (³H), es deuen tant a processos naturals com a activitats humanes. La concentració i ubicació d'alguns isòtops naturals, en particular del urani 238 (²³⁸O), poden vore's afectades per l'activitat humana.

Nivells en el sol

La radiactivitat està present en tots els llocs, i ho ha estat des de la formació de la terra. Segons l'OIEA, els sols solen contindre els següents radioisòtops naturals:&#;⁴⁰K,&#;²²⁶Ra,&#;²³⁸O i ²³²Th. En un kg de terra, el potassi 40 representa de mija 370 Bq de radiació, i cada u dels atres contribuïx en una mija de 25 Bq. Alguns sols poden presentar grans variacions d'estos promijos.

Sediment marítims i fluvials

Un recent informe sobre el riu Sava de Sèrbia sugerix que molts dels sediment fluvials contenen al voltant de 100 Bq kg^-1 de radioisòtops naturals (²²⁶Ra,&#;²³²Th i ²³⁸O). Segons Nacions Unides, la concentració normal d'urani en els sols oscila entre 300 μg kg^-1 i 11.7 mg kg^-1. És ben conegut el fet de que certes plantes, cridades hiperacumuladores, són capaces d'absorbir i concentrar metals en els seus teixits. El yodo es va aïllar en França per primera volta en algues, lo que sugerix que les algues són hiperacumuladores de yodo.

Els radioisòtops també poden detectar-se en la rovina. Busby cita un informe de Garland i uns atres (1989) sobre l'activitat del plutoni en els sediment en Gales, lo que sugerix que quant més prop de Sellafield està un lloc, més alta és la concentració de plutoni en la rovina.

Obra humana

Archiu:Caps block 8 fallout exposure.png

Dosis en la tiroides per càpita detectats en els Estats Units continentals, resultants de l'exposició atmosfèrica a les proves nuclears realisades en Nevada entre 1951 i 1962

La radiactivitat adicional en la biosfera causada per l'activitat humana per les emissions de radiactivitat induïda per l'home i als subproductes radiactius, pot classificar-se en varis tipos.

1. Emissions normals autorisades, que ocorren durant l'activitat habitual d'una planta o procés en el que intervinguen materials radiactius artificials.
   • Per eixemple, l'emissió de ⁹⁹Tc que es produïx en el departament de medicina nuclear d'un hospital quan un pacient a qui s'ha fet un escàner elimina l'agent.
2. Emissions de materials radiactius artificials que succeïxen durant un accident industrial o d'investigació.
   • Per eixemple, l'accident de Chernóbil.
3. Emissions resultants de l'activitat militar.
   • Per eixemple, les proves d'armes nuclears.
4. Emissions resultants d'un delicte.

1. • Per eixemple, l'accident de Goiânia, en el que uns lladres varen furtar varis equips mèdics, desconeixent el seu contingut radiactiu, lo que va tindre com a conseqüència que numeroses persones quedaren expostes a la radiació.
2. Emissions de subproductes radiactius resultants de la mineria, etc.
   • Per eixemple, l'emissió de traces d'urani i tori del carbó cremat en les centrals tèrmiques.

Agricultura i transmissió de radiactivitat a humans

El fet de que un radioisòtop es trobe en la superfície terrestre no significa que vaja a entrar en la cadena alimentícia humana. Els materials radiactius que es troben en el mig ambient poden aplegar als humans per distintes vies, i és la química de l'element la que sol marcar la via més provable.

Els materials radiactius presents en l'aire poden afectar als humans per distintes vies

Guanyat

En el seu llibre «Radiactivitat, radiació ionisant i energia nuclear», Jiří Hála afirma que el ganado solament transmet una mínima part del estronci, cesi, plutoni i americio que ingerixen als humans que consumixen llet i carn. Prenent l'eixemple de la llet, si una vaca ingerix diàriament 1 000 Bq dels isòtops mencionats, la seua llet presentarà les següents cantitats:

• ⁹⁰Sr: 2 Bq dm⁻³
• ¹³⁷Cs: 5 Bq dm⁻³
• ²³⁹Pu: 0,001 Bq dm⁻³
• ²⁴¹Am: 0,001 Bq dm⁻³

Sols

Jiří Hála afirma en el seu llibre que existixen grans variacions en la capacitat que presenten els distints tipos de sol per a absorbir radioisòtops. Les partícules d'argila i els àcit húmics poden alterar la distribució dels isòtops entre el sol i l'aigua que conté. El coeficient de distribució K_d és la relació entre la radiactivitat del sol (Bq g⁻¹) i la de l'aigua que conté (Bq ml⁻¹). Si la radiactivitat està fermament fixada pels minerals del sol, les plantes i pastures que creixen en dit sol absorbiran menys radiactivitat

• Cs-137 K_d = 1000
• Pu-239 K_d = de 10 000 a 100 000
• Sr-90 K_d = de 80 a 150
• I-131 K_d = de 0,007 a 50

Prova Trinity

Artícul principal → Prova Trinity.

Emissions al voltant del lloc de la prova Trinity. El núvol radiactiu es va moure cap al noreste, mantenint alts nivells de roentgens durant uns 160km

Una gran font de radiactivitat artificial són les proves d'armes nuclears. Els cristals de trinitita formats per la primera bomba atòmica contenen radioisòtops produïts per l'activació neutrónica i la fissió nuclear. Ademés, hi ha varis isòtops naturals presents. Un recent artícul expon els nivells de radioisòtops de vida llarga en la trinitita. La trinitita està formada per feldespat i cuarzo fosos a resulta de la calor produïda per l'explosió. Es varen utilisar dos mostres de trinitita, la primera extreta a una distància entre 40 i 65 m de la zona zero i la segona d'una zona més alluntada.

Productes d'activació

L'acció dels neutrons sobre els isòtops estables poden originar radioisòtops: per eixemple, el bombardeig de neutrons (activació neutrónica) del nitrogen-14 forma carbono-14. Este radioisòtop pot procedir del cicle del combustible nuclear; és el radioisòtop responsable de la major part de dosis experimentades per la població que resulten de les activitats del sector de l'energia nuclear.

Les proves de bombes nuclears han incrementat l'activitat específica del carbono, mentres que l'us de combustibles fòssils l'ha reduït. Per a més detalls, vore l'artícul sobre datació per radiocarbono.

Productes de la fissió

Artícul principal → Productes de la fissió nuclear.

Les emissions de les plantes nuclears produïdes durant el cicle del combustible nuclear introduïxen productes de la fissió en el mig ambient. Les emissions de les plantes de reprocesamiento nuclear solen ser de radioisòtops de vida mija o llarga, conseqüència de que es deixe gelar el combustible nuclear durant varis anys abans de dissoldre-ho en àcit nítric. Les emanació produïdes en els accidents d'un reactor nuclear o la detonació d'una bomba contenen una major cantitat de radioisòtops de vida curta (cantitats expressades en Bq).

Vida curta

Dosis gamma externa per persona prop del lloc de l'accident de Chernóbil

Proporció dels distints isòtops en la dosis (en l'aire) mida en l'àrea contaminada poc despuix de l'accident

Un eixemple de producte de fissió de vida curta és el yodo-131, que també pot formar-se com a producte de l'activació neutróica del telur.

Tant en les emissions d'una bomba com en les emanació d'un accident d'un reactor nuclear, els isòtops de vida curta causen que l'índex de les dosis siga molt més alt el primer dia que en dies molt posteriors, fenomen que es produïx encara que no s'intente descontaminar la zona. En els gràfics a la dreta es mostren l'índex total de rajos gamma i la proporció de cada isòtop emés en l'accident de Chernóbil.

Vida mija

Un eixemple de vida mija és el ¹³⁷Cs, que el seu periodo de semidesintegración és de 30 anys. El cesi es troba en les emissions d'una bomba nuclear i en el cicle del combustible nuclear. Segons un artícul sobre la radiactivitat trobada en les ostres del Mar d'Irlanda, en l'espectroscopía gamma es varen apreciar traces de ¹⁴¹Ce,&#;¹⁴⁴Ce,&#;¹⁰³Ru,&#;¹⁰⁶Ru,&#;¹³⁷Cs,&#;⁹⁵Zr and ⁹⁵Nb. També es va trobar el producte d'activació ⁶⁵Zn, es creu que procedent de la corrosió del revestiment de magnox dels estanys de refrigeració. És provable que les emissions actuals de tots estos isòtops de la planta de reprocesamiento de Sellafield siguen menors.

Una important part de les emanació de Chernóbil estaven compostes per cesi-137, responsable de l'exposició externa a llarc determini (a lo manco un any despuix de l'incendi) que es va produir en el lloc. Els isòtops de cesi en les emanació han tingut un fort efecte en l'agricultura [2].

En l'accident de Goiânia es va emetre una gran cantitat de cesi, en sostraure's una font radiactiva d'us mèdic que despuix es va obrir a colps en l'intenció de convertir-la en ferralla. L'accident podria haver-se evitat en varis moments: els últims amos llegals no varen depositar la font en un lloc segur, i els treballadors que varen processar la ferralla no varen reconéixer els símbols que la marcaven com a objecte radiactiu.

Un informe de Soudek i uns atres (2006) detalla l'absorció de ⁹⁰Sr i ¹³⁷Cs en girasols procedents de cultius hidropónicos. Es va trobar cesi en les nervaduras dels fulls, en el brot i en els fulls apicales. Segons l'informe, un 12% del cesi i un 20% de l'estronci varen entrar en la planta. Este informe també explica l'efecte del potassi, l'amoni i el calcio en l'absorció de radioisòtops.

El cesi de fixa fermament en minerals arcillosos com l'illita i la montmorillonita, aixina permaneix en les capes superiors del sol, des d'a on pot ser absorbit per plantes de raïl poc profunda. És aixina com les gramíneas i les bolets poden presentar una considerable cantitat de ¹³⁷Cs que pot passar als humans a través de la cadena alimentària. Una mida efectiva per a reduir els nivells de ¹³⁷Cs és llaurar el sol en profunditat. En això es conseguix que el ¹³⁷Cs quede fora de l'alcanç de les raïls poc profundes de les gramíneas, lo que en conseqüència reduirà el nivell de radiactivitat de la pastura. Despuix d'una guerra nuclear o un accident greu, eliminar els centímetros superiors d'un sol i enterrar-los en una sanga reduïx la dosis de rajos gamma a llarc determini procedents de el ¹³⁷Cs en els humans perque s'atenuaran els protones al seu pas pel sol. Quant més profunda siga la sanga i més llunt es trobe dels assentaments humans, millor serà el nivell de protecció de la població.

En la ganaderia, una bona forma de reduir la presència de ¹³⁷Cs és donar-li als animals una chicoteta cantitat de blava de Prusia. Este cianur de ferro i potassi actua com un bescanviador de ions. El cianur està tan fermament enllaçat al ferro que un humà pot ingerir varis grams de blau de Prusia al dia sense perill. El blau de Prusia reduïx la semivida biològica del cesi (no confondre en el periodo de semidesintegración). El periodo de semidesintegración de el ¹³⁷Cs ronda els 30 anys, és una constant i no pot canviar-se. No obstant, la semivida biològica pot canviar segons la naturalea i costums de l'organisme en qüestió. El cesi en humans sol tindre una semivida d'entre un i quatre mesos. Una atra ventaja del blau de Prusia és que el cesi depositat en les heces dels animals es troba en una forma que les plantes no poden assimilar, lo que evita que el cesi puga reciclar-se. Per al tractament d'humans o animals és necessari un blau de Prusia d'una graduació concreta. Els intents d'utilisar el pigment que s'usa en les pinturas no han tingut èxit.

Vida llarga

Eixemples d'isòtops de vida llarga són el yodo-129 i el tecnecio-99, que tenen, respectivament, periodos de semidesintegración de 15 millons i 200 000 anys.

Plutoni i atres actínits

En la cultura popular, es considera al plutoni com la major amenaça a la vida, pero és fals: encara que òbviament l'ingesta de plutoni no és bona per a la salut, atres radioisòtops com el ràdio són més tòxics per als humans. De totes formes, sempre que siga possible deu evitar-se l'introducció d'elements transurànics com el plutoni en el mig ambient. Actualment, les llabors del reprocesamiento nuclear estan en el centre d'una forta polèmica, ya que els que s'oponen a esta activitat temen que no hi haja suficient control sobre grans cantitats de plutoni, i puguen lliberar-se en el mig ambient.

En el passat, una de les grans fonts de lliberació de plutoni al mig ambient han segut les proves d'armes nuclears.

• Les proves en l'aire varen disseminar plutoni per tota la Terra. La dilució del plutoni ha tingut com a resultat que el risc per l'exposició siga menut, ya que cada persona solament s'expon a una mínima cantitat.
• Les proves subterrànees tendixen a formar roca fosa, que es gela ràpidament, sagellant els actínits en el seu interior i impedint el seu moviment. De nou el perill per als humans és molt menut, a no ser que es cave en el lloc de la prova.
• Les proves de seguritat en els simulacres d'accident plantegen la major amenaça per a les persones. Alguns terrenys utilisats per a estos experiments (realisats a l'aire lliure) no s'han obert a l'us general a pesar de que en algun cas s'haja portat a terme una descontaminación intensiva.