Uranas aplinkoje

Uranas aplinkoje būna dvejopas – patekęs natūraliai ir žmogaus veiklos dėka. Uranas yra silpnai radioaktyvus, nes pasižymi ilga pusėjimo trukme (4,468 milijardo m.). Urano biologinė pusėjimo trukmė (vidutinė trukmė, kol organizmas pašalina pusę radionuklido) yra apie 15 d.^[1] Uranas yra toksiškas metalas, jis gali pakenkti inkstams, smegenims, kepenims, širdžiai ir kitiems organams.^[2] Nuskurdintojo urano naudojimas šaudmenyse kelia nemažai ginčų dėl galimo ilgalaikio poveikio sveikatai.^[3][4]

Natūralus uranas gamtoje

Urano rūda

Uranas yra gamtoje natūraliai egzistuojantis elementas, kurio maži kiekiai aptinkami uolienose, dirvose ir vandenyse. Tai didžiausią numerį turintis cheminis elementas, dideliais kiekiais aptinkamas mūsų planetoje. JTO Atominės radiacijos efektų mokslinio komiteto (angl. United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation) teigimu natūrali urano koncentracija gruntuose yra nuo 300 μg/kg iki 11,7 mg/kg.^[5]

Manoma, kad uranas Žemėje yra dažnesnis negu stibis, berilis, kadmis, auksas, gyvsidabris, sidabras ar volframas, tiek pat dažnas kaip alavas, arsenas ar molibdenas. Jis yra sudedamoji dalis tokių mineralų, kaip uraninitas (dažniausia urano rūda), otenitas, uranofanas (angl. uranophane), torbernitas ir kofinitas (angl. coffinite). Gana daug urano kaip priemaišos būna fosfatų telkiniuose, taip pat lignite ir monacite, tad iš jų uranas gali būti išgaunamas komerciniais mastais.

Jūros vandenyje urano yra 3,3 masės dalys milijarde (3,3 µg/kg)^[6], nes uranas (VI) sudaro tirpius karbonatų kompleksus. Buvo ieškoma būdų išgauti uraną iš jūros vandens.

Urano šaltiniai

Kalnakasyba

Kasant urano rūdą ir ją apdorojant į aplinką patenka šiek tiek urano. Kasyklų ir rūdos apdorojimo centrų nuotekų (atliekinio vandens) telkiniuose paprastai svarbesni būna ne uranas, o radis ir kiti urano skilimo produktai. Tiriama kai kurių dumblių rūšių geba surinkti urano atomus iš kasyklų nuotekų.^[7]

Metalinis uranas

Nuskurdintojo urano pramušas (angl. DU penetrator) iš padegamojo 30 mm sviedinio PGU-14/B

Nuskurdintasis uranas (NU) naudingas dėl labai didelio tankio (19,1 g/cm³, 68,4% tankesnis už šviną):

• Civilinis panaudojimas: iš NU gaminami atsvarai lėktuvams, apsauginiai ekranai medicininės radioterapijos ir pramoninės radiografijos įrangai, talpyklės radioaktyviųjų medžiagų gabenimui;
• Karinis panaudojimas: iš NU gaminami šarvų ir šarvamušių sviedinių komponentai.

Metalinis uranas gali pasklisti ore ir vandenyje, apie tai Jungtinių Tautų Aplinkos apsaugos programos (UNEP) studijoje rašoma:

„Svarbiausias rūpestis yra galima gruntinių vandenų tarša iš koroduojančių pramušų (pramušamieji sviedinių elementai iš NU). UNEP komandos surinkti pramušai dėl korozijos jau buvo praradę 10–15% masės. Dėl NU korozijos spartos svarbu kasmet stebėti vandens kokybę vietovėse, kur naudoti šaudmenys su NU.“^[8]

Degimas

Nuskurdintojo urano aerozolio poveikio tyrimai parodė, kad ore kybančios urano degimo produktų dalelės greitai nusėda, todėl negali pakenkti gyventojams, būnantiems toliau kaip keli kilometrai nuo panaudojimo vietos.^[9]

JAV pripažino, kad buvo virš 100 draugiškosios ugnies atvejų, kai JAV daliniai buvo apšaudyti NU šaudmenimis, todėl nežinomas skaičius JAV kareivių buvo veikiami NU pramušų degimo produktų.

Korozija

Yra duomenų, kad uranas daug silikatinių jonų turinčiuose vandeniniuose tirpaluose sudaro urano dioksidą ir urano trioksidą. Tokiame tirpale laikyti NU pavyzdžiai per 6 mėn. prarado 20% masės.^[10]

Gryname vandenyje per pirmą savaitę susidaro šepitas (angl. schoepite; (UO₂)₈O₂(OH)₁₂.12(H₂O)^[11], o po to per 4 savaites susidaro studtitas (angl. studtite; (UO₂)O₂·4(H₂O).

Metalinis uranas reaguoja su vandeniu ir iš jo išskiria vandenilį, šios reakcijos metu susidaro urano dioksidas ir 2–9% urano hidrido. Urano korozija vandenyje yra gerokai spartesnė negu korozija deguonies atmosferoje ~100 °C. Kai pH vertė mažesnė kaip 2, korozijos greitis 100 °C smarkiai sumažėja, kai ji didesnė už 7, korozijos greitis irgi būna gerokai mažesnis. Apšvitinimas gama spinduliuote korozijos greitį mažai teveikia.^[12]

Deguonies dujos inhibuoja urano koroziją vandenyje.^[13]

Branduolinės energetikos atliekos

Naudotas urano dioksido kuras vandenyje labai netirpus, manoma, kad jis išskiria į vandenį uraną (ir jo skilimo produktus) dar lėčiau nei boro silikatinis stiklas vandenyje.^[14]

Nors dauguma urano yra pašalinama naudojant PUREX branduolinio apdorojimo metodiką, pirmojo PUREX proceso ciklo metu nedidelis kiekis urano lieka rafinate. Be to, dėl atliekose esančių transplutoninių retųjų aktinoidų ir likutinio plutonio skilimo urano kiekis atliekose didėja. Tai truks šimtus ir tūkstančius metų.

Poveikis sveikatai

Tironas yra priešnuodis nuo urano druskų. Jis yra alternatyva bikarbonatams.

Tirpios urano druskos yra nuodingos, bet mažiau kenksmingos nei tokių sunkiųjų metalų kaip švinas ar gyvsidabris. Urano druskos labiausiai kenkia inkstams. Jos išskiriamos su šlapimu, nors šiek tiek jų kaupiasi inkstuose, jei jos chroniškai patenka į organizmą. Pasaulio sveikatos organizacija nustatė kasdieninę leidžiamą tirpių urano druskų dozę – 0,5 μg/kg kūno masės (ar 35 μg 70 kg masės žmogui). Teigiama, kad tokios dozės nedaro jokios pastebimos žalos inkstams.^[15]

Priešnuodis nuo urano druskų yra bikarbonatas, nes karbonatai su urano (VI) druskomis sudaro kompleksus. Bikarbonato alternatyva yra tironas (natrio 4,5-dihidroksibenzen-1,3-disulfonatas).^[16]

Poveikis žmonėms

Nuskurdintojo urano poveikis

Vietos Kosove ir pietų Centrinėje Serbijoje, kur NATO aviacija 1999 m. atakuodama naudojo šaudmenis su nuskurdintuoju uranu.

Nuskurdintojo urano naudojimas šaudmenyse yra ginčytinas dėl galimo ilgalaikio kenkimo sveikatai.^[3][4] Į organizmą patenkantis uranas gali pakenkti inkstų, smegenų, kepenų ir širdies bei daugelio kitų sistemų veikimui.^[2] Nuskurdintojo urano pramušų smūgio ir degimo metu susidarantis aerozolis gali potencialiai užteršti gana dideles teritorijas, kur tokie ginklai būna panaudoti. Tokį aerozolį gali įkvėpti žmonės.^[17] 2003 m. karo Irake metu per tris savaites buvo sunaudota nuo 1000 iki 2000 tonų šaudmenų su nuskurdintuoju uranu.^[18]

Atliekami medicininiai tyrimai aiškinantis, koks realus ūminis ir chroniškas nuskurdintojo urano toksiškumas. Daug tyrimų, atliktų naudojant audinių kultūras bei laboratorinius graužikus, rodo, kad chroniškas urano veikimas organizme gali sukelti leukemiją, kenkti dauginimosi ir nervų sistemoms.^[3] 2005 m. atliktoje epidemiologinėje apžvalgoje padaryta išvada: „Apibendrinti epidemiologiniai tyrimų su žmonėmis duomenys atitinka teiginį, kad su nuskurdintojo urano paveiktų žmonių palikuoniams didina įgimtųjų defektų riziką.“^[19] Pasaulio sveikatos organizacija, JTO padalinys, vadovaujantis sveikatos apsaugos veiklą ir ją koordinuojantis, atsakingas už sveikatos tyrimų normų ir standartų sudarymą ir diegimą, teikiantis šalims techninę paramą ir stebintis bei vertinantis tendencijas sveikatos srityje,^[20] teigia, kad kol kas nebuvo pranešimų apie NU poveikio žmonių dauginimuisi, vystymuisi ar vėžinių susirgimų dėl NU atvejus.^[21][22] Šį pranešimą kritikavo dr. Keith Baverstock, nes neįtraukti galimi NU poveikiai žmogaus organizmui.^[23]

Įgimtos ydos

Daugelis mokslinių tyrimų neaptiko ryšių tarp įgimtų defektų ir urano, tačiau kai kurie autoriai teigia, kad aptikta koreliacija tarp kareivių sąlyčio su nuskurdintuoju uranu bei išsigimimų (lyginant kareivius, kurie turėjo sąlytį su uranu, ir kareivius, su uranu nesusidūrusiais).

Vienas tyrimas baigiasi išvada, kad epidemiologiniai duomenys atitinka teiginį, jog asmenų, kontaktavusių su nuskurdintuoju uranu, palikuoniai turi didesnę tikimybę gimti su įgimtomis ydomis.^[19] Environmental groups and others have expressed concern about the health effects of depleted uranium,^[24] Vyksta diskusijos, ar tikrai taip. Kai kurie asmenys išreiškė susirūpinimą, kad nederėtų šaudmenyse naudoti NU, nes šis yra mutageniškas^[25], teratogeniškas pelėms,^[26][27] ir neurotoksiškas.^[28] Įtariama, kad jis gali būti kancerogeniškas. Kalbama ir apie nesprogusius šaudmenis su NU, iš kurių kenksmingos medžiagos lėtai patenka į aplinką.^[29]

Keliuose šaltiniuose teigiama, kad padidėjęs įgimtų defektų dažnis Persijos įlankos karo veteranų ir irakiečių vaikuose padidėjo dėl įkvėptų NU dalelių.^[27][30] 2001 m. tyrimo, kuriame buvo tirti 15 tūkst. Persijos įlankos karo veteranų ir tiek pat kontrolinių veteranų iš kitų karų, duomenys parodė, kad Persijos įlankos karo veteranams vyrams vaikai su įgimtais defektais gimė 1,8 karto, o moterims – 2,8 karto dažniau.^[31]

Straipsnyje pagal D. Britanijos kariškių tyrimus rašoma: „…remiantis Persijos įlankos karo veteranų vyrų žodžiais, įgimtos jų vaikų ydos apie 50 % dažnesnės nei kitų žmonių vaikų.“ Straipsnio išvadose rašoma: „Mes neaptikome įrodymų, kad egzistuoja ryšys tarp tėvų dalyvavimo Persijos įlankos kare bei padidėjusios negyvagimystės, chromosomų aberacijų ar įgimtų vystymosi ydų tikimybės. Buvo aptikta asociacija tarp tėvų dalyvavimo Persijos įlankos kare bei padidėjusios persileidimo ar mažai išreikštų vystymosi ydų tikimybės, tačiau tokie faktai turi būti atsargiai interpretuojami, nes tokie faktai lengvai iškraipomi dėl atminties paklaidų. Aptikti galimi ryšiai tarp inkstų anomalijų ir urano aplinkoje turi būti papildomai tiriami. Neaptiktą įrodymų, kad yra ryšys tarp persileidimo tikimybės bei motinos dalyvavimo Persijos įlankos kare.“^[32]

Poveikis kitiems gyvūnams

Yra duomenų, kad uranas sukelia vystymosi ydų ir kitų sveikatos sutrikimų graužikams, varlėms ir kitiems gyvūnams. Tyrinėjant urano poveikį gyvūnams aptiktas jo citotoksiškumas, genotoksiškumas bei karcinogeniškumas.^[33][34] Eksperimentuojant su graužikais ir varlėmis parodyta, kad vandenyje tirpios urano formos yra teratogeniškos.^[19][26][27]

Uranas ir bakterijos

Įrodyta, kad bakterijos, pvz., Geobacter, gali redukuoti ir surišti urano druskas dirvožemyje ir gruntiniuose vandenyse.^{[35] [36]} Šios bakterijos tirpų U(VI) verčia į itin netirpų kompleksą su U(IV) jonais, taip sustabdoma urano atomų migracija.

Aprašyta galimybė į gruntą dėti priedų, kurių dėka urano atomai surišami. Vienas tokių metodų yra mineralo apatito panaudojimas^[37], kitas metodas – maistmedžiagių (pvz., acetatų) įterpimas į gruntą. Juos naudojant bakterijos gali redukuoti uraną (VI) į žymiai netirpesnį uraną (IV). Durpinguose dirvožemiuose urano jonus suriša humuso rūgštis.^[38]

Nuorodos

1. Georgia State University. „Biological Half Lives“.
2. E. S. Craft, A. W. Abu-Qare, M. M. Flaherty, M. C. Garofolo, H. L. Rincavage, M. B. Abou-Donia (2004). „Depleted and natural uranium: chemistry and toxicological effects“. Journal of Toxicology and Environmental Health Part B: Critical Reviews. 7 (4): 297–317. doi:10.1080/10937400490452714. PMID 15205046.
3. Miller AC, McClain D.; McClain (2007 Jan–Mar). „A review of depleted uranium biological effects: in vitro and in vivo studies“. Rev Environ Health. 22 (1): 75–89. doi:10.1515/REVEH.2007.22.1.75. PMID 17508699.
4. Pattison, John E.; Hugtenburg, Richard P.; Green, Stuart (2010). „Enhancement of Natural Background Gamma-radiation Dose around Uranium Micro-particles in the Human Body“. Journal of the Royal Society Interface. 7 (45): 603–611. doi:10.1098/rsif.2009.0300.
5. United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation (1993). Sources and effects of ionizing radiation. United Nations. ISBN 92-1-142200-0. Suarchyvuotas originalas 2019-04-02. Nuoroda tikrinta 2013-12-26.
6. Mark Winter (1993–2010). „Uranium: the essentials“. WebElements: the periodic table on the web.
7. Kalin M, Wheeler WN, Meinrath G (2005). „The removal of uranium from mining waste water using algal/microbial biomass“. journal of environmental radioactivity.
8. „UNEP confirms low-level DU contamination“. United Nations Environment Programme. 2002 m. kovo 22 d. Suarchyvuotas originalas 2013-12-27. Nuoroda tikrinta 2013-12-27.
9. C. Mitsakou, K. Eleftheriadis, C. Housiadas & M. Lazaridis (2003 m. balandžio mėn.). „Modeling of the dispersion of depleted uranium aerosol“. Health Physics. 84 (4): 538–544. doi:10.1097/00004032-200304000-00014. PMID 12705453.
10. E. R. Trueman, S. Black, D. Read & M. E. Hodson (7 – 12 September 2003). "Alteration of depleted uranium metal" (PDF abstract) in Goldschmidt Conference. {{{booktitle}}}. 
11. „Schoepite Mineral Data“. Nuoroda tikrinta 2010-08-28.
12. M. McD Baker, L. N. Less & S. Orman (1966). „Uranium + water reaction. Part 1.—Kinetics, products and mechanism“. Transactions of the Faraday Society. 62: 2513–2524. doi:10.1039/TF9666202513.
13. M. McD Baker, L. N. Less & S. Orman (1966). „Uranium + water reaction. Part 2.—Effect of oxygen and other gases“. Transactions of the Faraday Society. 62: 2525–2530. doi:10.1039/TF9666202525.
14. B.E. Burakov, M.I Ojovan,W.E. Lee. Crystalline Materials for Actinide Immobilisation, Imperial College Press, London, 198 pp. (2010). http://www.icpress.co.uk/engineering/p652.html Archyvuota kopija 2012-03-09 iš Wayback Machine projekto.
15. „Focus: Depleted Uranium“. International Atomic Energy Agency. Suarchyvuotas originalas 2010-03-18. Nuoroda tikrinta 2010-08-28.
16. O. Braun, C. Contino, M.-H. Hengé-Napoli, E. Ansoborlo and B. Pucci (1999). „Development of an in vitro test for screening of chelators of uranium“. Analusis. 27: 65–68. doi:10.1051/analusis:1999108.
17. Mitsakou C, Eleftheriadis K, Housiadas C, Lazaridis M Modeling of the dispersion of depleted uranium aerosol. 2003 Apr, Nuoroda tikrinta January 15, 2009
18. Paul Brown, Gulf troops face tests for cancer guardian.co.uk 25 April 2003, Nuoroda tikrinta February 3, 2009
19. Rita Hindin, Doug Brugge & Bindu Panikkar (2005). „Teratogenicity of depleted uranium aerosols: A review from an epidemiological perspective“. Environmental Health. 4 (1): 17. doi:10.1186/1476-069X-4-17. PMC 1242351. PMID 16124873.
20. World Health Organization. „World Health Organization“.
21. World Health Organization. „Depleted uranium“. Suarchyvuotas originalas 2012-08-15. Nuoroda tikrinta 2013-12-28.
22. World Health Organization. „Depleted uranium“. Suarchyvuota iš originalo 2003-03-30. Nuoroda tikrinta 2013-12-28.
23. Keith Baverstock. „Depleted Uranium Weapons“ (PDF).
24. A. L. Kennedy (2003 m. liepos 10 d.). „Our gift to Iraq“. The Guardian.
25. Marjorie Monleau, Michel De Méo, François Paquet, Valérie Chazel, Gérard Duménil & Marie Donnadieu-Claraz (2006 m. sausio mėn.). „Genotoxic and inflammatory effects of depleted uranium particles inhaled by rats“. Toxicological Sciences. 89 (1): 287–295. doi:10.1093/toxsci/kfj010. PMID 16221956.
26. Darryl P. Arfsten, Kenneth R. Still & Glenn D. Ritchie (2001 m. birželio mėn.). „A review of the effects of uranium and depleted uranium exposure on reproduction and fetal development“. Toxicology and Industrial Health. 17 (5–10): 180–191. doi:10.1191/0748233701th111oa. PMID 12539863.^{[neveikianti nuoroda]}
27. J. L. Domingo (2001). „Reproductive and developmental toxicity of natural and depleted uranium: a review“. Reprod. Toxicol. 15 (6): 603–9. doi:10.1016/S0890-6238(01)00181-2. PMID 11738513.
28. W. Briner & J. Murray (2005). „Effects of short-term and long-term depleted uranium exposure on open-field behavior and brain lipid oxidation in rats“. Neurotoxicology and Teratology. 27 (1): 135–44. doi:10.1016/j.ntt.2004.09.001. PMID 15681127.
29. S. C. Sheppard, M. I. Sheppard, M. O. Gallerand & B. Sanipelli (2005). „Derivation of ecotoxicity thresholds for uranium“. Journal of Environmental Radioactivity. 79 (1): 55–83. doi:10.1016/j.jenvrad.2004.05.015. PMID 15571876.
30. Q. Y. Hu & S. P. Zhu (1990 m. liepos mėn.). „Induction of chromosomal aberrations in male mouse germ cells by uranyl fluoride containing enriched uranium“ (PDF). Mutation Research. 244 (3): 209–214. doi:10.1016/0165-7992(90)90130-C. PMID 2366813.
31. H. Kang, C. Magee, C. Mahan, K. Lee, F. Murphy, L. Jackson & G. Matanoski (2001 m. spalio mėn.). „Pregnancy outcomes among U.S. Gulf War veterans: a population-based survey of 30,000 veterans“. Annals of Epidemiology. 11 (7): 504–511. doi:10.1016/S1047-2797(01)00245-9. PMID 11557183.
32. Pat Doyle, Noreen Maconochie, Graham Davies, Ian Maconochie, Margo Pelerin, Susan Prior & Samantha Lewis (2004 m. vasario mėn.). „Miscarriage, stillbirth and congenital malformation in the offspring of UK veterans of the first Gulf war“. International Journal of Epidemiology. 33 (1): 74–86. doi:10.1093/ije/dyh049. PMID 15075150. Suarchyvuotas originalas 2008-09-05. Nuoroda tikrinta 2014-01-08.
33. R. H. Lin, L. J. Wu, C. H. Lee & S. Y. Lin-Shiau (1993 m. lapkričio mėn.). „Cytogenetic toxicity of uranyl nitrate in Chinese hamster ovary cells“. Mutation Research. 319 (3): 197–203. doi:10.1016/0165-1218(93)90079-S. PMID 7694141.
34. A. C. Miller, C. Bonait-Pellie, R. F. Merlot, J. Michel, M. Stewart & P. D. Lison (2005 m. lapkričio mėn.). „Leukemic transformation of hematopoietic cells in mice internally exposed to depleted uranium“. Molecular and Cellular Biochemistry. 279 (1–2): 97–104. doi:10.1007/s11010-005-8226-z. PMID 16283518.
35. Joanna C. Renshaw, Laura J. C. Butchins, Francis R. Livens, Iain May, John M. Charnock & Jonathan R. Lloyd (2005). „Bioreduction of uranium: environmental implications of a pentavalent intermediate“. Environmental Science & Technology. 39 (15): 5657–5660. Bibcode:2005EnST...39.5657R. doi:10.1021/es048232b. PMID 16124300.
36. Anderson, Robert T.; Vrionis, Helen A.; Ortiz-Bernad, Irene; Resch, Charles T.; Long, Philip E.; Dayvault, Richard; Karp, Ken; Marutzky, Sam; Metzler, Donald R.; Peacock, Aaron; White, David C.; Lowe, Mary; Lovley, Derek R. (2003). „Stimulating the in situ activity of Geobacter species to remove uranium from the groundwater of a uranium-contaminated aquifer“. Applied Environmental Microbiology.
37. Christopher C. Fuller, John R. Bargar & James A Davis (2003 m. lapkričio 20 d.). „Remediation of uranium-contaminated waterat Fry Canyon, Utah“. Stanford University.
38. „Geochemistry“ (PDF). Suarchyvuotas originalas (PDF) 2004-12-12. Nuoroda tikrinta 2014-01-09.