WWW.KNIGI.KONFLIB.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 
<< HOME
Научная библиотека
CONTACTS

Pages:     || 2 | 3 | 4 |

«Радиоактивность – самопроизвольный распад атомов некоторых химических элементов – явление значительно более старое, чем наша Земля. Возможно, ей, как и всему сущему, ...»

-- [ Страница 1 ] --

ГЛАВА 1

АГРОСФЕРА И РАДИОАКТИВНОСТЬ

Радиоактивность – самопроизвольный распад атомов

некоторых химических элементов – явление значительно

более старое, чем наша Земля. Возможно, ей, как и всему

сущему, положил начало Большой взрыв, который, по

мнению современных астрофизиков, произошел около 20

миллиардов лет тому назад. С тех пор радиация постоянно

заполняет космическое пространство.

О радиоактивности написаны десятки тысяч статей и сотни книг. Открытие этого явления – одно из величайших событий в истории науки. Оно вызвало целую лавину открытий в области ядерной физики и химии. Например, изотопы – атомы с одинаковым зарядом и химическими свойствами, но с разными атомными массами – были обнаружены впервые Ф. Содди и К. Фаянсом именно у радиоактивных элементов и именно благодаря их радиоактивности. Только значительно позднее выяснилось, что изотопы есть почти у всех химических элементов.

1.1. Естественная радиоактивность на Земле, ее источники и роль в жизни человека Уже в первые годы изучения радиоактивности исследователи обнаружили природные радиоактивные семейства элементов, родоначальниками которых являются изотопы тория и урана: 232Th, 235U и 238U. В конце длинных цепочек - и -превращений находятся стабильные изотопы свинца. Этот источник иссякнет лишь тогда, когда исчезнут на Земле уран и торий, а произойдет это приблизительно через несколько десятков миллиардов лет.

Во время радиоактивных превращений, например атома U, в ядре которого протоны и нейтроны едва удерживаются вместе силами сцепления, из него периодически вырывается компактная группа из четырех частиц: два протона и два нейтрона (-частица). 238U превращается таким образом в 234Th, который тоже нестабилен. Один из его нейтронов превращается в протон, и 234Th становится 234Pa, который также нестабилен. Этот процесс идет вплоть до образования 206Pb [242]. При каждом таком акте распада высвобождается энергия в виде излучения. Весь процесс самопроизвольного распада нестабильного нуклида называется радиоактивным распадом, а сам такой нуклид – радионуклидом.

Все виды распада сопровождаются ионизирующим излучением, обладающим разной проникающей способностью, поэтому оно оказывает неодинаковое воздействие на ткани живого организма. Альфа-излучение, которое представляет собой поток тяжелых частиц, состоящих из нейтронов и протонов, сдерживается листом бумаги и практически не способно проникнуть через наружный слой кожи, образованный отмершими клетками. Зато столкновение такой тяжелой частицы с живой клеткой вызывает серьезные последствия, поэтому альфа-излучение наиболее опасно при внутреннем облучении. Бета-излучение обладает большей проникающей способностью, оно проходит в ткани организма на глубину 1–2 см. Проникающая способность гамма-излучения, которое распространяется со скоростью света, очень велика. Его может задержать лишь толстая свинцовая или бетонная плита [242].

Земные источники радиации в сумме составляют естественную радиацию и ответственны за большую часть облучения, которому подвергается человек. В среднем они обеспечивают более 5/6 годовой эффективной эквивалентной дозы, получаемой населением в основном вследствие внутреннего облучения. Остальную часть вносят космические лучи, главным образом, путем внешнего облучения.

Космические лучи приходят к нам из глубин Вселенной, часть их рождается на Солнце во время солнечных вспышек. Космические лучи, достигая поверхности Земли и взаимодействуя с ее атмосферой, порождают вторичное излучение и приводят к образованию различных радионуклидов, но одни участки земной поверхности подвержены действию космического душа больше, другие – меньше. Северный и Южный полюсы получают больше солнечной радиации, чем экваториальные области, из-за наличия у Земли магнитного поля, отклоняющего заряженные частицы.

В среднем примерно 2/3 эффективной эквивалентной дозы облучения, которую человек получает от естественных источников радиации, поступает от радиоактивных веществ, попавших в организм с пищей, водой и воздухом [242]. Совсем небольшая часть этой дозы приходится на радиоактивные изотопы типа 14С и трития (3Н), образующиеся под воздействием космического излучения. Человек получает около 180 микрозивертов в год за счет 40К, который усваивается организмом вместе с нерадиоактивными изотопами калия, необходимыми для жизнедеятельности организма. Однако значительно большую дозу внутреннего облучения человек получает от нуклидов ряда 238U и в меньшей степени – от ряда 232Th. Некоторые нуклиды (210Pb и 210Po) поступают в организм с пищей. Они концентрируются в основном в рыбе и моллюсках.

Кроме того, большой вклад в повышение уровня радиоактивного загрязнения биосферы вносят продукты сжигания угля и разрабатываемые фосфатные месторождения.

Увеличение темпов химизации сельского хозяйства сопровождается внесением в почву дополнительного количества различных элементов, в том числе и тяжелых естественных радионуклидов (ТЕРН). Последние загрязняют почву тяжелыми токсичными металлами и увеличивают общий уровень ее радиоактивности. Этот вопрос стал актуальным после чернобыльской катастрофы, поскольку загрязненные радионуклидами сельскохозяйственные угодья нуждаются в дополнительных элементах питания растений, которые вносятся с минеральными удобрениями.

До настоящего времени в Республике Беларусь работы по определению уровня загрязнения природных объектов радионуклидами техногенного происхождения имели случайный характер. В то же время для оценки загрязнения природных объектов тяжелыми естественными радионуклидами и долговременного прогнозирования их поведения в биосфере необходимы как данные об их количественном поступлении в окружающую среду с различными источниками, так и сведения о путях накопления и миграции их в зависимости от состава почв и климатических условий.



Количество естественных радионуклидов в природе достигает 230. В зависимости от распространенности и вклада в общую радиоактивность естественные радионуклиды разделяются на три большие группы. В первую включены наиболее распространенные в природе и дающие основную долю радиоактивности. Это элементы семейства урана и тория, а также 40К и 87Rb, энергии распада которых имеют существенное значение для геологических процессов [242, 286].

К другой группе относятся радионуклиды из средней части периодической системы: 48Ca, 86Zr, 113In и др. В эту группу входят и изотопы редкоземельных элементов. Все они характеризуются малой скоростью распада.

Третью группу образуют радионуклиды, возникающие в биосфере из стабильных элементов под влиянием космических частиц высоких энергий. Главными представителями этой группы являются 3Н и 14С.

Основной вклад в формирование естественного внешнего и внутреннего облучения вносят элементы первой группы, представленные радионуклидами семейства урана и тория.

Уран встречается в природе в виде трех изотопов: 238U, U, 234U. Все изотопы имеют большой период полураспада (4,5109, 7,13108 и 2,4105 лет), а их относительное содержание составляет 99,28; 0,71 и 0,006% соответственно.

Известно также 13 изотопов тория с массами от 223 до 235.

Все долгоживущие изотопы тория встречаются в природе, самый распространенный из известных изотопов – 232Th имеет период полураспада 1,391010 лет. Родоначальниками ряда естественных радиоактивных семейств являются U и 232Th.

В результате спонтанного деления урана и тория образуется соответственно 19 и 11 других радионуклидов, активность которых существенно выше, чем исходных 238U и Th. Продуктами распада являются такие высокоактивные элементы, как 230Th, 228Th, 226Ra, 222Rn, 210Bi, 210Rb, Po и др. Они всегда сопутствуют урану и торию, и их также принято относить к ТЕРН [286].

Уран и торий довольно широко распространены в природе, хотя встречаются преимущественно в рассеянном состоянии. Основными источниками поступления тяжелых естественных радионуклидов в природные биоценозы является земная кора. Распространенность 238U и 232Th в главных геосферах Земли варьирует в широких пределах.

В почвах различных ландшафтных поясов содержание тяжелых естественных радионуклидов колеблется в пределах (0,25–5)10–6 г/г 238U, (2–15)10–6 г/г 232Th, (1–11,5)10–13 г/г Ra. До настоящего времени нет достаточно полной информации о содержании и особенностях распределения ТЕРН в многообразных типах (подтипах) почв различных природно-климатических зон земного шара. По данным Алексахина Р.М. [286], около 70% почв бывшего СССР остались необследованными, хотя изучение естественной радиоактивности почвенного покрова восходит к работам В.И. Вернадского. Среди основных причин такой ситуации называются неравномерность распределения ТЕРН в почвах, отсутствие единого метрологического подхода к определению их содержания, и, как следствие, трудности сопоставления результатов разных исследований.

Распределение 238U и 226Ra в покровных отложениях Беларуси исследовалось в 70-х годах Гурским Г.В. [104] и Тихоновым С.А. [283]. Показано, что естественная радиоактивность покровных отложений республики зависит от вещественного состава пород и весьма неоднородна. Распределение радиоактивных элементов по профилю почв отражает совокупное воздействие почвообразовательных процессов и биологической аккумуляции. Почвы республики по содержанию этих элементов разделены на три типа: 1) обогащенные 238U и обедненные радием по сравнению с почвообразующей породой, 2) обедненные ураном и относительно обогащенные радием и 3) почвы с относительно равномерным распределением урана по профилю. В песчаных, аллювиальных и флювиогляциальных отложениях ТЕРН варьируют в следующих пределах: 238U – от 0,2510–4 до 1,8510–4%; 226Ra – от 0,2510–10 до 1,510–10%.

В супесчаных и суглинистых моренных и озерноледниковых отложениях предел содержания 238U составляет 0,2510–4–610–10% (0,2510–6–610–6 г/г). Максимальное содержание 226Ra в этих почвах не превышает 1,510–10%. Северные районы республики, где развиты преимущественно суглинистые и глинистые породы, характеризуются некоторым увеличением в покровном чехле содержания урана (2,510–4%) и 226Ra (1,510–10%); южные районы с песчаными и супесчаными почвами обеднены радиоактивными элементами: 1,010–4% 238U и 0,910–10% Ra. Дифференциация урана и радия в почвенном профиле происходит при участии органического вещества и карбонатов. Основное количество урана, связанного с органическим веществом, концентрируется в перегнойноаккумулятивном слое. Распределение естественных радионуклидов по профилю дерново-подзолистых почв определяется соотношением двух противоположно направленных процессов: биогенным накоплением элементов в верхнем гумусовом горизонте и выщелачиванием подвижных форм просачивающимися атмосферными водами. В зонах оглеения, в присутствии органических веществ, уран становится подвижным, а радий, по-видимому, совместно с восстановленным железом выносится в участки окисления, где оба элемента могут осаждаться.

Распределение 238U в почвах несколько отличается от распределения радия. Почвы по возрастанию в них 238U располагаются в следующей последовательности: лессовидные суглинки, эоловые пески и моренные суглинки, озерно-ледниковые суглинки, водно-ледниковые супеси.



Pages:     || 2 | 3 | 4 |
 



Похожие работы:

«Александров А. Ф. А 46 Тайны магических цифр. — М.: РИПОЛ КЛАССИК, 2000.— 448 с. Серия Все загадки Земли Почему Владимир Путин победил на выборах? Что объединяет Петра I, Екатерину II и Бориса Ельцина? Каково истинное лицо Нострадамуса и что пророчествовал монах Авель? Почему были украдены скрипки Стра­ дивари? Что поведал папирус о сотворении мира? Как на самом деле по­ гиб крейсер Варяг? Могли ли быть иными исходы Ледового побоища и битвы на Курской дуге?. Простые вычисления приведут вас,...»

«Б И Б Л И О Т Е К А А Л Е К С А Н Д Р А П О Г О Р Е Л Ь С К О Г О С Е Р И Я И С Т О Р И Я К У Л Ь Т У Р О Л О Г И Я АЛЕКСАНДР ДОБРОХОТОВ ИЗБРАННОЕ И З Д А Т Е Л Ь С К И Й Д О М Т Е Р Р И Т О Р И Я Б У Д У Щ Е Г О МОСКВА 2007 ББК 87(88.6) Р 83 : В. В. Анашвили, А. Л. Погорельский : В. Л. Глазычев, Л. Г. Ионин, В. А. Куренной А. Ф. Филиппов, Р. З. Хестанов L 83 Д А. Избранное. — М.: Издательский дом Территория будущего, 2007. (Серия Университетская библиотека Александра Погорельского). — 480 с....»






 
© 2013 www.knigi.konflib.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.