Źródła antropogeniczne

W dłuższym horyzoncie czasowym powodują one negatywne zmiany w środowisku i są też szkodliwe dla ludzi. Wielkoskalowe skażenia mogą być wynikiem zawinionych przez człowieka awarii różnych obiektów i urządzeń technicznych, często o skutkach transgranicznych, oraz katastrof epidemicznych. Mogą też być spowodowane militarnym lub terrorystycznym użyciem środków (broni) masowego rażenia.

Wielkoskalowe awarie, spowodowane błędami lub zamierzoną działalnością człowieka, stwarzają natychmiastowe zagrożenie dla zdrowia i życia ludzi, prawidłowego funkcjonowania infrastruktury komunalnej oraz dla środowiska, a ochrona przed ich skutkami polega na podjęciu niezwłocznych, wcześniej przygotowanych działań ochronnych. Tymczasem wiedza na ten temat zarówno społeczeństwa, jak i urzędników różnych szczebli jest niepełna, często wręcz błędna.

Należy podkreślić, że odpowiedzialność za przygotowanie ochrony mieszkańców oraz komunalnych obiektów użyteczności publicznej w sytuacji wielkoskalowego skażenia środowiska spoczywa przede wszystkim na administracji terenowej i wynika z obowiązujących aktów prawnych. Organizowany w tym celu system ochronny ludności jest w pełni wydolny w przypadku wystąpienia skażeń środowiska wywołanych kataklizmami przyrody, które w porównaniu z przywołanymi wcześniej mają z reguły dużo mniejszy zasięg.

Użycie broni masowego rażenia¹ skutkuje m.in. skażeniami promieniotwórczymi, biologicznymi i chemicznymi komponentów środowiska oraz ludzi. W zależności od skali jej użycia może powodować ogromne straty wśród ludności, a nawet sparaliżować działalność państwa i społeczeństwa. Stąd też ochrona ludności, gospodarki i środowiska przed tymi skażeniami stanowi jedno z głównych przedsięwzięć obronnych państwa.

Broń masowego rażenia może być użyta w konflikcie zbrojnym lub ataku terrorystycznym. Szczególnie ta ostatnia możliwość stanowi obecnie realne zagrożenie ze strony różnych grup ekstremistycznych, realizujących swoje zamiary poprzez zabijanie ludzi i dezorganizację życia w skali lokalnej, a często także międzynarodowej.

Potężna siła niszcząca broni jądrowej wynika z wyzwolenia w bardzo krótkim czasie ogromnej energii – dzięki rozszczepieniu jąder atomowych materiału zawartego w ładunku jądrowym albo w drodze syntezy jąder pierwiastków lekkich, tzw. reakcji termojądrowej, czyli łączenia się pierwiastków lekkich w cięższe.

Ładunek jądrowy działający na zasadzie wykorzystania reakcji rozszczepienia uranu 235 (U-235) lub plutonu 239 (Pu-239) nazywany jest popularnie ładunkiem atomowym.

W reakcji termojądrowej wykorzystuje się zwykle reakcję syntezy izotopów wodoru oraz litu w jądra helu, która zachodzi w temperaturach rzędu co najmniej dziesiątków milionów stopni Celsjusza. Temperaturę taką można uzyskać przez zastosowanie ładunku jądrowego, czyli swoistego „zapalnika” dla reakcji termojądrowej. Wybuch termojądrowy pociąga za sobą wszystkie skutki towarzyszące wybuchowi jądrowemu, ale jego moc jest wielokrotnie większa.

Moc wybuchu ładunku jądrowego określa się przez odniesienie do masy klasycznego materiału wybuchowego, jakim jest trotyl, której wybuch powoduje równoważny skutek. Na przykład bomby zrzucone w 1945 r. na Hiroszimę i Nagasaki miały moc ok. 20 tys. ton trotylu (20 kiloton – kt). Dla porównania, obecnie produkowane ładunki jądrowe mają moc tysiące razy większą, równoważną milionom ton trotylu (megaton – Mt). Działanie niszczące konwencjonalnego ładunku wybuchowego, np. pocisku artyleryjskiego czy bomby burzącej, polega w głównej mierze na generowaniu fali uderzeniowej. Wybuch ładunku jądrowego, obok znacznie silniejszej fali uderzeniowej, powoduje powstanie dodatkowych czynników rażenia, tj. promieniowania cieplnego i jądrowego. W czasie wybuchu składniki ładunku jądrowego osiągają temperaturę kilku milionów stopni i przechodzą w stan gazowy. Tworzą one, wraz z otaczającym powietrzem, świecącą kulę gorących gazów, która wysyła promieniowanie cieplne i jądrowe. Jeżeli wysokość wybuchu jest niewielka (tzw. wybuch naziemny), kula ognista dosięga powierzchni ziemi, powodując nagrzanie i odparowanie gruntu. Silny, wstępujący prąd powietrza wsysa ku górze cząstki podłoża, które – mieszając się z substancjami promieniotwórczymi zawartymi w kuli ognistej – tworzą chmurę o charakterystycznym kształcie „grzyba”. Substancje promieniotwórcze, łącząc się ze składnikami gleby, tworzą w stygnącej kuli ognistej cząstki o wymiarach od tysięcznych części milimetra do milimetrów. Pochodzący stąd pył promieniotwórczy jest nazywany lokalnym opadem promieniotwórczym. Pod wpływem ruchów powietrza chmura promieniotwórczego pyłu przemieszcza się nad ziemią, a cząstki pyłu, stopniowo opadając, osiadają na powierzchni terenu, zabudowaniach, sprzętach itp., a także na skórze i odzieży nieukrytych ludzi i zwierząt. Gdy wybuch jądrowy ma miejsce na dużej wysokości (tzw. wybuch powietrzny), kula ognista nie dosięga powierzchni terenu. Wówczas zawarte w niej substancje promieniotwórcze w postaci bardzo drobnych cząstek przemieszczają się w górnych warstwach atmosfery na duże odległości i opadają bardzo powoli (nawet przez kilka lat), a ich promieniowanie maleje tysiące razy. Powstający w ten sposób opad promieniotwórczy, tzw. ogólnoświatowy, rozłoży się na dużym obszarze powierzchni ziemi. Praktycznie nie stanowi on zagrożenia w porównaniu z innymi czynnikami rażenia ładunków jądrowych.

Dla ludzi przebywających w strefie wybuchu jądrowego największe zagrożenie stanowią bezpośrednie czynniki rażenia, a więc fala uderzeniowa i promieniowanie cieplne. Powodują one zniszczenie budowli, pożary oraz śmierć, oparzenia i rany nieukrytych ludzi.

Przy wybuchu ładunku jądrowego o mocy 1 Mt całkowitemu zniszczeniu ulegną wielopiętrowe budynki z cegły (w promieniu 10 km) i żelbetowe (5 km) oraz budynki żelbetowe odporne na podmuch (2,7 km), a pożary wystąpią w promieniu ok. 20 km od miejsca wybuchu. Tylko bardzo odporne podziemne ukrycia mogą dać pewną szansę przetrwania. Jednak biorąc pod uwagę element zaskoczenia atakiem oraz praktycznie brak takich ukryć, trzeba założyć bardzo duże straty wśród ludności przebywającej na tym terenie.

W raporcie Sekretarza Generalnego ONZ o skutkach ewentualnego użycia broni jądrowej oceniono efekty hipotetycznego naziemnego wybuchu bomby o mocy 1 Mt w typowym mieście, liczącym 1,16 mln mieszkańców. Na podstawie doświadczeń Hiroszimy i Nagasaki oraz prób z bronią jądrową oceniono, że będzie 270 tys. osób zabitych przez podmuch i ogień, 90 tys. ofiar śmiertelnych działania opadu promieniotwórczego oraz 90 tys. rannych (spośród nich 10 tys. było narażonych na działanie opadu promieniotwórczego). W efekcie pozostanie 710 tys. ocalałych.

W innej sytuacji jest ludność przebywająca poza rejonem wybuchu ładunku jądrowego. Odległości, na jakie przemieszcza się pył promieniotwórczy opadu lokalnego, znacznie przekraczają granice strefy bezpośredniego rażenia. W zależności od mocy naziemnego wybuchu jądrowego oraz siły i kierunku wiatru pył promieniotwórczy może pokryć powierzchnię ziemi na obszarze tysięcy kilometrów kwadratowych. Przykładowo, przybliżone rozmiary strefy groźnych dla zdrowia i życia ludzi skażeń po wybuchu naziemnym ładunku jądrowego o mocy 1 Mt wyniosą 6700 km² (dla prędkości wiatru wynoszącej 25 km/h) i 10200 km² (dla prędkości wiatru 50 km/h).

Ludność przebywająca na tym terenie zagrożona jest więc przede wszystkim działaniem promieniowania opadu lokalnego. Porównując obszar działania promieniowania pyłu z obszarem zniszczonym czynnikami bezpośredniego rażenia wybuchu jądrowego, nietrudno oszacować, jak wielką rolę w ocaleniu życia zagrożonej ludności odgrywa zabezpieczenie jej przed takim promieniowaniem.

Pył promieniotwórczy najsilniej promieniuje bezpośrednio po wybuchu ładunku jądrowego. Z upływem czasu jego promieniowanie słabnie (początkowo szybko, później coraz wolniej), ponieważ zawarte w nim substancje promieniotwórcze ulegają rozpadowi. Przyjmuje się, że po siedmiu godzinach od wybuchu ładunku jądrowego natężenie promieniowania jest 10-krotnie mniejsze, po 49 godzinach sto razy mniejsze, a po dwóch tygodniach – tysiąc razy mniejsze od zagrożenia występującego w godzinę po wybuchu. Dlatego ważne jest jak najszybsze schronienie się i możliwie najdłuższe przebywanie w ukryciach. Należy też do minimum ograniczyć przebywanie poza ukryciem w czasie opadania pyłu oraz w pierwszych godzinach po jego opadnięciu, kiedy jest on najgroźniejszy.

Podczas opadania pył promieniotwórczy osiada na odkrytych powierzchniach ciała i ubraniach ludzi (jeżeli znajdują się oni na otwartym terenie), dostaje się do wody w otwartych zbiornikach oraz pokrywa pozostające na polach płody rolne.

W opadzie promieniotwórczym duży udział mają izotopy promieniotwórczego jodu (J), w tym szczególnie J-131 o okresie połowicznego rozpadu wynoszącym 8,1 dni. Jest on wychwytywany przez tarczycę, szczególnie u dzieci, u których jest większe zapotrzebowanie na jod. Objawia się to niedoczynnością tarczycy oraz powstawaniem guzów nowotworowych. Kolejny główny składnik promieniotwórczego opadu to stront (Sr), szczególnie Sr-90 o okresie połowicznego rozpadu wynoszącym 28 lat, który gromadzi się w tkance kostnej, wywołując nowotwory kości. Wreszcie cez (Cs), szczególnie Cs-137 o okresie połowicznego rozpadu wynoszącym 33 lata, który odkłada się w tkankach miękkich organizmu, wywołując ich nowotwory.

Krytycznym ogniwem w łańcuchu pokarmowym człowieka jest mleko (opad Þ trawa Þ krowa Þ mleko Þ człowiek), a najgroźniejszym radioizotopem: J-131. Wchłonięty z paszą radioizotop J-131 już po 30 minutach pojawi się w mleku.

Pierwiastki albo izotopy promieniotwórcze mogą być również wykorzystane w celach dywersyjnych lub sabotażowych (np. użyte do skażenia środków spożywczych pierwszej potrzeby). Niektóre z nich, oprócz emisji promieniowania jonizującego, posiadają również własności wysoce toksyczne. Są to m.in. pluton (Pu-239, okres połowicznego rozpadu 24100 lat) i polon (Po-210, okres połowicznego rozpadu 138 dni). Toksyczny jest także wybuch konwencjonalnego ładunku zawierającego promieniotwórczy stront-90 lub cez-137.

Działanie broni neutronowej oparte jest na reakcji syntezy jądrowej, inicjowanej zminiaturyzowanym ładunkiem atomowym. Głównym czynnikiem rażenia wybuchu neutronowego jest wysokoenergetyczne promieniowanie neutronowe, działające w czasie mikrosekundy. Promień rażenia tego promieniowania zależy od wysokości wybuchu i może osiągać kilka kilometrów. Ładunek neutronowy powoduje niewielkie skażenie promieniotwórcze terenu i wejście ludzi na teren jego wybuchu może nastąpić niezwłocznie po eksplozji. Promieniowanie neutronowe działa rażąco na organizmy żywe, nie powodując istotnych zniszczeń materialnych. Schrony i ukrycia przed lokalnym opadem promieniotwórczym nie chronią organizmów żywych przed działaniem promieniowania neutronowego.

Broń neutronowa przewidziana jest przede wszystkim do niszczenia zgrupowań wojsk na polu walki. Może być jednak użyta także do likwidacji stanów osobowych kluczowych obiektów administracyjnych i gospodarczych, sztabów zarządzania kryzysowego itp. Skutkiem jej użycia może być epidemia wywołana tysiącami rozkładających się zwłok porażonych żołnierzy.

Zagrożenie organizmów żywych może być także skutkiem użycia broni biologicznej oraz spowodowanej użyciem broni jądrowej katastrofy bioekologicznej.

Rodzaje broni biologicznej to bakterie (pałeczki dżumy, tularemii, brucelozy, nosacizny, przecinkowce cholery, laseczki wąglika), wirusy (ornitozy, żółtej febry, zakaźnego zapalenia mózgu), riteksje (gorączki Q, gorączki plamistej Gór Skalistych, japońskiej gorączki rzecznej), grzyby chorobotwórcze i toksyny (jady bakteryjne – toksyna laseczki jadu kiełbasianego, enterotoksyny gronkowca).

Rozprzestrzenianie broni biologicznej i zakażanie ludzi odbywa się w postaci aerozolu wprowadzanego do powietrza. Są to zawieszone w powietrzu hodowle żywych mikroorganizmów lub toksyny oraz substancje podnoszące ich trwałość zarówno w powietrzu, jak i po opadnięciu. Mogą na wielką skalę zakażać ludzi drogą oddechową, wnikać przez uszkodzoną skórę, spojówki oczu, zakażoną żywność oraz komponenty środowiska. Mogą być też przenoszone przez wiatr. Broń ta może być użyta łącznie z substancjami promieniotwórczymi lub toksycznymi oraz przez bezpośrednie zakażenie wody i żywności. Jest to jednak mniej skuteczny sposób w porównaniu z aerozolami, gdyż zakażenie na dużą skalę wody i żywności jest mało prawdopodobne.

Wśród innych sposobów zastosowania broni biologicznej należy wymienić drogę kontaktową (np. rozrzucenie wśród ludności atrakcyjnych przedmiotów zakażonych drobnoustrojami chorobotwórczymi), skażenie stawonogów, polegające na hodowli na dużą skalę, a następnie na ich rozrzuceniu w wybranych miejscach. Swego rodzaju bronią biologiczną jest także pobojowisko atomowe (po użyciu broni jądrowej wybuchają na nim na niespotykaną skalę epidemie chorób zakaźnych, np. czerwonki czy duru brzusznego). Jest to wojna biologiczna bez użycia broni biologicznej.

Broń chemiczna może powodować porażenia niezabezpieczonej ludności i zwierząt oraz skażenie atmosfery, terenu, wody, produktów spożywczych, budynków i sprzętu. Może być użyta oddzielnie lub łącznie z bronią jądrową i biologiczną.

Do bojowych środków trujących zalicza się środki uśmiercające (letalne), m.in. tabun, sarin, soman, V-gazy, iperyt, luizyt, fosgen, cyjanowodór i chlorocyjan oraz drażniąco-obezwładniające, dywersyjne i sabotażowe. Te ostatnie są stosowane w celu wywołania chaosu, stworzenia psychozy stałego zagrożenia itp. Uzyskuje się to przez skażenie produktów żywnościowych, źródeł wody, przedmiotów codziennego użytku i zbiorów rolniczych, spowodowanie awarii itp.

Środki trujące do zwalczania roślin to głównie herbicydy niszczące zbiory, trawy i krzewy. Powodują one także zatrucie ludzi (liczbę zatrutych tymi związkami podczas wojny w Wietnamie szacuje się na 1,5 mln osób) i mają działanie rakotwórcze.

Mają one różny zasięg (często obejmują obszar kilku krajów), a ich skutki są podobne jak w przypadku użycia broni masowego rażenia. Warto zapoznać się z kilkoma przykładami awarii technicznych.

Tona złota wymaga przetworzenia ok. 300 tys. ton rudy. Najnowsza metoda przetwarzania rud złota polega na przesączaniu roztworu cyjanku przez jej granulat, który porywa drobiny metalu. Metoda ta znacznie obniża koszty wydobycia złota, pozostawia jednak trujące odpady. Awaria, jaka zdarzyła się w Rumunii w 2000 r., spowodowała wyciek z tamtejszej kopalni złota 130 mln litrów roztworu cyjanku. Dotarł on do Cisy i zmieszał się z jej wodami, następnie przez Węgry i Jugosławię wpłynął do Dunaju, a z jego wodami do Morza Czarnego. Roztwór ten na wielu odcinkach rzek zabił wszelkie życie oraz zniszczył liczne unikalne siedliska zwierząt².

Inna technologia produkcji złota wykorzystuje rtęć. Z kopalni złota w Amazonii uwalniane jest do środowiska 75 ton rtęci rocznie. Jej zawartość w mięsie tamtejszych ryb przekracza dopuszczalny poziom bezpieczeństwa konsumpcji. Takie zjawisko stwierdzono także w Japonii w wyniku odprowadzania przez fabryki nawozów sztucznych rtęci do zatoki Minemata².

W 1957 r. na skutek błędu operatora wybuchł pożar w reaktorze produkującym pluton w Windscale w Wielkiej Brytanii. Pożar trwał cztery dni. Unoszone do atmosfery substancje radioaktywne rozproszyły się i osiadły w Anglii, Walii i części Skandynawii. Główne zagrożenie stanowił J-131, który skaził m.in. pastwiska i pola uprawne. Mleko z obszernych rejonów Anglii było przez wiele dni wylewane do ścieków.

Również w elektrowni jądrowej w Czarnobylu przyczyną awarii był pożar. W jej wyniku do atmosfery zostały uwolnione substancje promieniotwórcze, które niesione przez wiatr skaziły (w różnym stopniu) prawie cały obszar Europy, a śladowo także rejony pozaeuropejskie. Skutki zdrowotne skażeń promieniotwórczych takich awarii są podobne jak w przypadku użycia broni jądrowej.

W kontekście tej awarii warto przypomnieć, że w państwach sąsiadujących z naszym krajem (również przez Morze Bałtyckie) funkcjonuje łącznie 18 elektrowni jądrowych, w tym pięć z 17 reaktorami w krajach byłego Związku Radzieckiego. Konstrukcja tych ostatnich, pomimo modernizacji w zakresie bezpieczeństwa technicznego reaktorów, w dalszym ciągu stwarza potencjalne zagrożenie awarią.

Społeczność międzynarodowa podejmowała i nadal podejmuje różne formy działań mające na celu zapobieganie lub przynajmniej ograniczenie zagrożenia ludzi i środowiska powodowanego działalnością człowieka. Paradoksalnie, do podjęcia w skali międzynarodowej prób przeciwdziałania globalnej katastrofie znacząco przyczynił się kryzys kubański w 1962 r., tj. totalna konfrontacja dwóch bloków militarnych, która postawiła świat na krawędzi nuklearnej zagłady. Wówczas to oba supermocarstwa, tj. Stany Zjednoczone i Związek Radziecki, uświadomiły sobie, że posiadane przez nie arsenały broni jądrowej są zdolne do ich wzajemnego unicestwienia, a nawet do zagłady życia na całej kuli ziemskiej. Późniejsza rywalizacja obu bloków i systemów polityczno-gospodarczych, pomimo różnych napięć, nigdy już nie doprowadziła do konfliktu w tej skali.

Potencjalne zagrożenie określonego regionu może natomiast spowodować lokalny konflikt zbrojny dwóch lub kilku państw z użyciem broni masowego rażenia. W przypadku ataku jądrowego opad promieniotwórczy może skazić sąsiednie państwa, a w zależności od mocy ładunków jądrowych – również dalsze rejony.

Realne zagrożenie powstaje też w przypadku terrorystycznego użycia tej broni lub wywołania awarii skutkującej wielkoskalowymi transgranicznymi skażeniami, np. promieniotwórczymi. Jest to tym bardziej realne, że aktualnie terroryści mają stosunkowo łatwy dostęp do tej broni. Jest to szczególnie niebezpieczne w przypadku działania terrorystów-samobójców. Możliwość taka wzbudziła ostatnio niepokój w Republice Federalnej Niemiec³.

dr hab. inż. Stanisław Rabiej