Radioaktivnost i životna sredina

UVOD
Radioaktivnost je otkrivena krajem XIX veka i to otkriće je obeležilo XX vek, a sigurno neće izgubiti aktuelnost ni u XXI veku.
Iako je radioaktivnost u životnoj sredini postala aktuelna tek u novije vreme, zahvaljujući pre svega nuklearnom naoružanju i nuklearnim elektranama, ona postoji u prirodi još od nastanka Zemlje kao planete, tj. prethodila je pojavi svih živih bića. Ta prirodna radioaktivnost potiče od radioaktivnih izotopa u litosferi, hidrosferi, biosferi i pedosferi, kao i od kosmičkog zračenja. Matjušin (1974) smatra da je povišena radioaktivnost mogla da utiče čak i na proces antropogeneze. Ivanova (1965) pretpostavlja da je povećana radioaktivnost u geološkoj prošlosti uticala na razvoj organskog sveta, ali i na izumiranje organizama. Ako se uzme u obzir vreme poluraspada U i činjenica da se biosfera razvija od pre 3.5-4 milijarde godina, onda je očigledno da je tada bilo dvaput više U, a da je zračenje bilo tri puta veće nego danas. Ne postoje pouzdani podaci kako i zašto se menjala prirodna radioaktivnost u toku geološkog vremena. Međutim, jedno je sigurno: veštački izazvana radioaktivnost raste s tehnološkim razvojem, a samim tim i njen udeo u ukupnoj radioaktivnosti kojoj smo danas izloženi.
Današnji čovek je okružen radionuklidima iz kosmosa, stenske podloge, zemljišta, voda, hrane, pića, zidova kuća, pojedinih kućnih i medicinskih aparata. I sam čovek sadrži malu količinu prirodnih radionuklida.

RADIOAKTIVNOST I ŽIVOTNA SREDINA
Od različitih zračenja u prirodi (vidljivo, infracrveno, ultraljubičasto, radio talasi itd.) najznačajnije je jonizujuće zračenje koje izaziva promenu fizičkog stanja atoma. Alfa-zračenje čine pozitivno naelektrisane čestice koje imaju slabu prodornu moć – mogu se zaustaviti pomoću papira. Alfa-čestice prodiru samo u tanki površinski sloj ljudske kože. Daleko je opasnije njihovo unošenje u organizam preko disanja ili hrane i vode. Beta-zračenje čine elektroni koji imaju veću prodornost od alfa-čestica. Aluminijumska ploča od nekoliko milimetara potpuno zaustavlja beta-čestice. U velikoj meri beta-zračenje nastaje od tricijuma pri nuklearnim eksplozijama. Gama-zračenje predstavlja elektro-magnetno zračenje i ima veliku prodornost. Ono može potpuno proći kroz ljudsko telo, a efikasno se zaustavlja pomoću betona debljine od 1 m. Gama- zraci nastaju i od Co-60 pri zračenju karcinoma. Vrsta zračenja ima presudni značaj za njihovo biološko dejstvo. Radioaktivno zračenje dovodi do hemijskih i bioloških promena .
Radioaktivno raspadanje odvija se spontano u prirodi. Vreme poluraspada predstavlja vreme za koje se raspadne polovina atomskih jezgara određenog radioaktivnog izotopa. Ono iznosi od delova sekunde do više milijardi godina. Izotopi koji imaju dugo vreme poluraspada izazivaju poseban problem pri odlaganju radioaktivnog otpada.
Jedinica radioaktivnosti je bekerel (Bq) i predstavlja jedan radioaktivni raspad u sekundi. Pošto je to mala jedinica, uvedena je jedinica kiri (1 kiri == 37 milijardi Bq), koja je opet veoma velika jedinica, pa se u praksi najčešće koristi pikokiri.
Radionuklidi u prirodi
Iz najviših delova Zemljine kore (debljine 1 km) na površinu Zemlje dospeva oko 8000 kalorija na 1 km2 od prirodnog radioaktivnog raspadanja. U geološkoj prošlosti količina oslobođene toplote bila je znatno veća (do 3.5 puta).
U prirodi je otkriveno oko 80 radioaktivnih i oko 300 stabilnih izotopa. Za površinu Zemlje najvažniji elementi koji daju radioaktivnost jesu U, Th i K. Ti elementi su karakteristični po litofilnom karakteru i vezanosti za kisele magmatske stene.
Uran. Srednji sadržaj U u Zemljinoj kori je 2.5 ppm. Uran ima tri prirodna izotopa: U-238 (99.3 %), U-235 (0.7 %) i U-234 (0.0056 %). Uran-238 je daleko značajniji za životnu sredinu ne samo što je više zastupljen, nego i što mu je aktivnost u prirodi oko 20 puta veća od U-235. Izotopi U-238 i U-235 daju dve različite serije radioaktivnog raspadanja čiji su produkti Pb-206 i Pb-207 (tabela 1). Uran-234 ima vreme poluraspadanja od 2.5 x 105 godina. Današnja raspodela U u različitim delovima sveta odlikuje se velikom neravnomernošću: postoje područja s veoma niskim sadržajima, ali i područja sa sadržajima U koji su 5-15 puta veći od dozvoljenog sadržaja.
Uran ulazi u sastav oko 100 minerala, od kojih su najznačajniji: uraninit UO2, pehblenda U(Si04)1-x(OH)4x, branerit (U,Y,Ca,Fe,Th)3Ti5O16, davidit (Fe,Cu,U)(Ti,Fe)3 (O,OH)7, uranotorit (Th,U)Si04 i uranotorijanit (Th,U)O2. Od četiri oksidaciona stanja najvažniji su U4+ i U6+. Uran (U4+) gradi čvrste rastvore s Ce4+, Zr i Th ulazeći u sastav minerala cerijanita, cirkona i uranotorijanita. Ti minerali su akcesorni sastojci u stenama i veoma su otporni na. površinsko raspadanje, pa se nalaze u aluvijalnim sedimentima.
U drugim rastvorljivijim mineralima U4+ se lako oksidiše u uranil-jon UO22+ koji ulazi u sastav sekundarnih minerala: autunita Ca(UO2)2(PO4)2 x 12H2O, torbernita Cu(UO2)2 (PO4)2 x 12H2O i kamotita K2(UO2)2(VO4)2 x nH2O.
U magmatskim stenama U se uglavnom nalazi u akcesornim mineralima koji se mogu obogatiti u peskovitim sedimentima zbog svoje rezistentnosti (tabela 2). U oksidacionim uslovima U se oksidiše i precipitira u redukcionim uslovima i vezuje za organsku materiju i Fe-sulfide. Uran može biti koncentrisan u fosforitima i lignitima stvorenim u redukcionim uslovima (tabela 3).