Введение 3
ГЛАВА 1. ОЦЕНКА ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ВЕЩЕСТВ НА ЗЕМЛЕ ЗА СЧЕТ ЕСТЕСТВЕННЫХ ПРОЦЕССОВ 6
1. Перенос вещества речным стоком 9
2. Перенос вещества за счет эолового переноса 12
3. Перенос вещества склоновым стоком 13
4. Оценка общего количества массы веществ, перемещаемых за счет естественных процессов. 14
ГЛАВА 2. ПЕРЕМЕЩЕНИЕ ВЕЩЕСТВА НА ЗЕМЛЕ ЗА СЧЕТ АНТРОПОГЕННОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ 19
1. Оценка массы перемещаемого вещества за счет влияния техногенеза на естественные процессы 20
2. Оценка масс перемещаемых веществ за счет некоторых отраслей промышленности 27
3. Оценка масс перемещаемых веществ за счет добычи угля 28
4. Оценка масс перемещаемых веществ за счет за счет добычи нефти и газа 28
5. Оценка масс перемещаемых веществ за счет добычи металлических руд 29
6. Оценка масс перемещаемых веществ за счет добычи урана 29
7. Оценка масс перемещаемых веществ за счет добычи фосфоритов 30
8. Исследования строительных материалов в РФ и за рубежом 31
ГЛАВА 3. ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ТЕХНОГЕНЕЗА НА РАДИАЦИОННЫЙ ФОН 33
Заключение 41
Список литературы 44
Введение
Ионизирующие излучения –это фактор, оказавший влияние на нынешнее состояние нашей планеты, ее эволюцию. Естественный радиационный фон существовал на Земле на всех этапах ее формирования. Он образовался задолго до того, как появились первые живые организмы, а впоследствии и биосфера в целом[1].
В Федеральном Законе от 22 августа 2004 года «О радиационной безопасности населения» [2] содержится следующее определение ЕРФ: Естественный радиационный фон (ЕРФ)–это доза излучения, создаваемая космическим излучением и излучением природных радионуклидов, естественно распределенных в земле, воде, воздухе, других элементах биосферы, пищевых продуктах и организме человека. Все живые организмы подвергаются влиянию радиационного фона, который характерен для определенной местности.
Актуальность данной работы заключается в том, что в результате бурного развития науки, техники и промышленности антропогенное влияние на биосферу возрастает. Среди большого количества проблем, связанных с воздействием человека на окружающую среду, нельзя не выделить добычу, перемещение и использование в промышленных масштабах горных пород. Процессы образования, трансформации и перемещения вещества на Земле относятся к числу важнейших процессов, которые формируют окружающую человека среду. Вследствие влияния техногенеза происходят изменения и в радиационном фоне.
Масштабы антропогенной деятельности за последние десятилетия подтверждают мысли, высказанные в России в начале 20 века академиком-геологом Алексеем Петровичем Павловым и затем развитые академиком Владимиром Ивановичем Вернадским (в 1944 году): «…человечество, взятое в целом, становится мощной геологической силой». Однако, в обоих случаях никаких количественных оценок не было сделано[3].
В учебнике «Основы экология» Юджина Одума (1971 год) [4] нет конкретного определения техногенеза. Но, руководствуясь его текстом, можно сказать, что техногенез – это процесс изменения человеком физических и химических условий среды его обитания для удовлетворения собственных нужд, сопровождающихся развитием науки и техники. В курсе лекций по «Экологической седиментологии» [6] профессора Опекунова Анатолия Юрьевича содержится следующее толкование данного термина. Техногенез – это преобразование биосферы, вызываемое совокупностью геохимических процессов, связанных с технической и технологической деятельностью людей по извлечению из окружающей среды, концентрированию и перегруппировке целого ряда химических элементов, их минеральных и органических соединений. Проанализировав определение данного термина у разных авторов, мы примем следующее определение техногенеза, призванного отразить то обстоятельство, что огромные массы веществ, экранированные до этого от биосферы вышележащими слоями земли, оказываются «вдруг» на поверхности Земли.
Техногенез – это процесс преобразования окружающей среды под воздействием производственной деятельности человека.
Целью данной работы является изучение техногенеза и его влияния на изменение радиационного фона.
Для достижения данной цели были поставлены следующие задачи:
1. Оценка количеств перемещаемых веществ на Земле за счет естественных процессов.
2. Оценка влияния техногенеза на изменение количеств перемещаемого вещества за счет естественных процессов.
3. Расчет количеств перемещаемых веществ за счет некоторых отраслей промышленности (сельское хозяйство, угольная, нефтегазовая, строительная промышленность, добыча руд).
4. Оценка активности перемещаемых на Земле веществ.
5. Выявление воздействия техногенеза на изменения в радиационном фоне.
Объект исследования: техногенез и изменения радиационного фона под его воздействием.
Предмет исследования: анализ сведений о количествах веществ, перемещаемых за счет техногенеза, с последующим установлением их влияния на изменения радиационного фона.
В данной работе под понятием «вещество» понимается грунт и все его составляющие. Мы будем следовать определению, принятому авторским коллективом под руководством Трофимова В.Т. и данному в третьем издании учебника "Грунтоведение" (1971) [8]: «Грунты— это любые горные породы и почвы, которые изучаются как многокомпонентные системы, изменяющиеся ко времени, с целью познания их как объекта инженерной деятельности человека».
Грунты разного вида и типа считаются важнейшим источником радиационного воздействия на население[9]. В их состав всегда входят радионуклиды естественного происхождения, определяющие естественный радиационный фон. Естественными радионуклидами, которые вносят наиболее значимый вклад в естественный радиационный фон являются радиоактивные семейства 238U, 235U и 232Th с дочерними продуктами их распада, а также 40K[1].
По данным, которые регулярно представляет в ООН Научный комитет по действию атомной радиации, годовая эффективная доза облучения человека за счёт естественного радиационного фона составляет в среднем 2,4 мЗ в/год. Внешнее воздействие обусловлено космическим излучением - 0,41 мЗ в/год, излучением от наземных источников - 0,48 мЗ в/год [10].
В результате активной антропогенной деятельности на поверхность Земли вместе с горными породами добываются различные естественные радионуклиды. В следствии этого изменяется радиационный фон, что несет за собой экологические последствия
Люди постоянно подвергаются воздействию облучения от естественных радионуклидов в воздухе, почве, горных породах, воде и строительных материалах. Основными природными «переносчиками» являются поверхностный сток и ветер. Логично, что перемещение огромных масс веществ (грунтов) на Земле как из одного места в другое, так и из глубины наружу не может не воздействовать на экологическую обстановкуна планете.
В настоящей выпускной квалификационной работе показано, что деятельность человека, как связанная с горнорудной промышленностью, так и несвязанная с ней (техногенез), действительно приводит к заметному изменению радиационного фона, влияет на внешнее и внутреннее облучение населения Земли.
Был проведен анализ параметров, необходимых для оценки влияния техногенеза на радиационный фон. Для этого было сделано следующее:
1. Проведен анализ научной литературы, монографий и учебников: Ю. Одума [4], Ковды В.А.[12], Бондарева Л.Г. [15], Королева В.А.[16], Лисицына А.П. [17], по которым количество перемещаемых веществ на Земле за счет естественных процессов составляет ~26 Гт/год.
2. Произведена оценка объемов перемещаемого грунта за счет техногенеза, который мы условно разделили на деятельность, связанную с горнорудной промышленностью и не связанную с ней. Установлено, что человек оказывает воздействие на перенос веществ за счет естественных процессов, количественно изменяя их. Выяснено, что антропогенная деятельность влияет на эрозию почв (путем интенсификации сельского хозяйства и облесения), перемещение вещества реками и эоловый перенос. Количества грунта, перемещаемого за счет указанных категорий, составляют ~75, ~56 и ~1,5 Гт/год соответственно.
3. Произведена оценка объемов перемещаемого грунта за счет антропогенной деятельности, связанной с горнорудной промышленностью. Рассмотрено несколько ее отраслей, а точнее добыча угля, нефти и газа, металлических, урановых, фосфатных руд и строительной промышленности. Для каждого вида ресурса был найден коэффициент, показывающий отношение всех перемещаемых пород при добыче полезного ископаемого к массе полезной руды. С его помощью была посчитана масса всех пород, перемещаемых человеком за счет горнорудной промышленности. Масса грунтов, перемещаемых за счет горнорудной промышленности, суммарно составила ~123,5Гт/год
4. За счет техногенной деятельности в настоящее время суммарно перемещается ~256 Гт/год вещества. Это значение в ~10 раз превышает количества грунтов, переносимых за счет естественных процессов. Таким образом, оценки Павлова А.П. и Вернадского В.И. впервые получили количественное значение.
5. Нами получены оценки активностей урана и тория, перемещаемых за счет природных процессов (А238U= 2 ּ 109 Бк, А232Th = 1,5 ּ 1010 Бк) и техногенеза (А238U = 20ּ 109 Бк, А232Th =15 ּ 1010 Бк). Оказалось, что активности урана и тория, содержащихся в грунтах, переносимых за счет антропогенной деятельностью, на порядок выше активностей этих радионуклидов, перемещаемых за счет природных процессов.
6. Активность как урана, так и тория в перемещаемых потоках веществ на Земле за счет техногенеза более чем на порядок выше, чем за счет естественных процессов. Следовательно, в околоземное пространство за счет антропогенной деятельности поступает намного больше радионуклидов, чем за счет деятельности природы. Пусть в случае семейства урана это характеризуется коэффициентом KUХ> 1. Так как в пределах нашей планеты имеет место вековое равновесие для урана, тория и продуктов их распада, активность всех этих продуктов распада, и прежде всего (в случае урана) 226Ra, 222Rn и 210Bi на такую же величину.
7. И, наконец, выявлены суммарные вклады в дозу облучения населения (внешнего и внутреннего) от урана и тория. Они составляют ~24,4 мк3в/год и ~38,5 мк3в/год соответственно при том, что среднегодовая доза облучения населения составляет ~2,4 мЗ в/год.
Таким образом, техногенез вносит вклад в дозу облучения. Антропогенная деятельность (как связанная с горнорудной промышленностью, так и не связанная с ней) влияет на внешнюю и внутреннюю дозу облучения населения Земли, а следовательно, и воздействует на радиационный фон.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
