Головна
ГоловнаЕкологіяЗагальна екологія → 
« Попередня Наступна »
Некос В.Е.. Основи загальної екології та неоекології: навчальний посібник. Програмні та проблемні лекції для студентів спеціальності 7.0708 Екологія Частина I, - Харків., 1998 - перейти до змісту підручника

7.1.5.3.Елементи радіо екології. Ядерне випромінювання.

У природі існує всього 265 стабільних нуклідів і близько 1500 нестабільних. До першої групи належать нукліди, ядра атомів яких можуть існувати нескінченно довго без змін; до другої групи - нестабільні нукліди, ядра атомів яких здатні перетворюватися на ядра інших радіонуклідів з випусканням різних частинок. Нестабільні нукліди називаються також радіоактивними, а процес їх перетворення - радіоактивним розпадом.

Ядра радіоактивних нуклідів розпадаються, як правило, не відразу після свого утворення, а через деякий час. До свого розпаду ядро нічим не проявляє своєї нестійкості - в усіх відношеннях воно поводиться подібно ядрам стабільних нуклідів і є центром нормального атома. Але в якийсь момент часу раптово відбувається акт розпаду - з ядра вилітає та чи інша частинка (або частки), ядро змінює свої характеристики і відповідно змінюється структура електронних оболонок атома. Для кожного окремого ядра передбачити заздалегідь момент розпаду абсолютно неможливо. Встановлено, що час життя ядра не залежить від його історії: ядро, що проіснувало до даного моменту вже досить багато часу, може прожити ще довго, а щойно утворилося ядро може відразу розпастися.

На швидкість радіоактивного розпаду не можна вплинути зовнішніми чинниками - тиском, температурою і ін Мимовільний, або спонтанний радіоактивний розпад є однією з найбільш важливих його особливостей. Хоча всі ядра будь-якого радіоактивного нукліда "живуть" різний час від моменту утворення до моменту розпаду, для кожного радіоактивної речовини існує цілком визначене, середній час життя його ядер. Якщо кожне ядро в середньому існує протягом?, То за дуже малий проміжок часу dt ймовірність розпаду ядра dw = dt /?. Значить, якщо в зразку в даний момент часу є N ядер, то за проміжок часу dt їх число зменшиться на dN =-N dt /? ядер (Знак "-" говорить про зменшення числа ядер). Ця формула в математичній формі у вигляді диференціального рівняння виражає основний закон радіоактивного розпаду. На практиці поряд з величинами? і? часто користуються третім завбільшки, званої періодом напіврозпаду.

Період напіврозпаду, що позначається T1 / 2 - це час, протягом якого кількість ядер даного радіонукліда в зразку зменшується в 2 рази.

В одиницях Сі значення? і Т1 / 2 виражаються в секундах, а? у зворотних секундах (с-1). На практиці часто користуються позасистемними одиницями часу: хвилина, година, доба, рік, які при розрахунках треба переводити в секунди.

Важливою характеристикою розпаду є активність - фізична величина, яка вимірюється числом відбуваються розпадів, віднесених до одиниці часу.

З основного закону радіоактивного розпаду випливає, що активність:

Відповідно з визначенням активність вимірюється числом розпадів в 1с. Одиниця активності в СІ-це бекерель (Бк); 1 Бк дорівнює активності нукліда в радіоактивному джерелі, в якому відбувається 1 акт розпаду за 1с. До введення СІ застосовувалися інші одиниці активності: кюрі (Кі) і Резерфорд (Рд). Активність джерела дорівнює 1 Кі, якщо в ньому за 1 с відбувається 3,7.1010 розпадів; тобто 1 Ки = 3.7.1010 Бк. Одиниця активності кюрі отримала дуже широке поширення на практику та її тимчасове використання було дозволено навіть і після введення СІ. Відзначимо, що 1 г чистого радію має активність, приблизно рівну 1 Кі.

Після відкриття радіоактивного розпаду було виявлено, що різні ядра розпадаються з випусканням різних частинок. Розрізняють три основних види розпаду, що позначаються грецькими буквами?,?,?:

? - Розпад-ядерне перетворення, при якому з ядра вилітає? - Частка, яка є ядром атома основного ізотопу гелію 42Не. Встановлено, що чим більше енергії? - Розпаду, тим швидше він відбувається.

? - Розпад - група перетворень атомних ядер, при яких один нейтрон в ядрі перетворюється на протон (або протон перетворюється в нейтрон); при цьому змінюється заряд ядра, але загальна кількість нуклідів в ньому залишається колишнім.

За певних умов ядра зможуть випускати? - Кванти, які є фотонами, аналогічними фотонам видимого світла, тільки з меншою довжиною хвилі. Так, якщо довжина хвилі фотонів із середньої частини спектра видимого світла приблизно дорівнює 5.10-7 м, то довжини хвиль? - Квантів виявляються порядку 10-10 ... 10-12 м або ще менше. Тому енергії? - Квантів в сотні або навіть мільйони разів більше енергії фотонів видимого світла, тобто від 10 кеВ до 10 МеВ і вище.

Таким чином, потоки випускаються при радіоактивному розпаді частинок називають радіоактивним випромінюванням. Але радіоактивний розпад - не єдине джерело швидких частинок. Встановлено, що всі космічний простір пронизують потоки різних частинок: протонів,? - Частинок, ядер більш важких елементів, електронів і фотонів, енергії яких часом досягають колосальних значень - аж до 1020еВ (нагадаємо, що 1Дж = 6,24.

1018 еВ). Це космічне випромінювання. Потужні потоки швидких заряджених частинок отримують за допомогою прискорювачів. Ядерні реактори служать джерелами різних частинок, у тому числі нейтронів. При взаємодії швидких частинок з речовиною виникають нові нестабільні частки - мезони, гіперонів і ін Потоки перерахованих часток, що виникають при природних процесах і одержуваних штучно, об'єднують загальною назвою - ядерне випромінювання.

Передана речовині енергія витрачається на збудження і іонізацію атомів середовища. Тому ядерне випромінювання - одна з різновидів іонізуючого випромінювання (до якого відносяться також ультрафіолетове випромінювання, промені Рентгена і деякі інші види випромінювань). Іонізація речовини призводить до ефектів, більш прийнятною людиною безпосередньо його органами почуттів, - потемніння фотопластинки, появі електричних імпульсів у різних приладах і т.п., що лежить в основі всіх методів реєстрації ядерного випромінювання. Деякі з цих ефектів, що відбуваються під дією випромінювання в живих організмах і екосистемах, можуть суттєво змінити або порушити процеси життєдіяльності.

Тому дослідження ядерного випромінювання геосистем має широкий вихід в практику інших різних дисциплін: ландшафтознавства та ін

При взаємодії з атомними електронами пролетающая заряджена частка передає їм частину своєї енергії, в результаті чого відбувається збудження або іонізація атома. У процесі іонізації завжди народжуються два іона: негативний - полетів електрон і позитивний - частина, що залишилася атома.

Іонізуючого випромінювання геосистем

Іонізуючі випромінювання геосистем обумовлені існуванням декількох джерел, серед яких виділяють такі основні види:

1) природне (природне) випромінювання; 2) випромінювання навколишнього середовища від штучних радіонуклідів.

Природні радіонукліди - звичайна складова частина речовини геосистеми, а природний радіаційний фон, що призводить до опромінення будь-якого об'єкту в зовнішньому середовищі, - один з екологічних чинників, що впливають на все живе на Землі.

Живі організми піддаються безперервному впливу іонізуючих випромінювань від різних природних джерел. По вкладу в сумарне опромінення рослин, тварин і людини в сучасний період природний радіаційний фон перевершує багато інші джерела. Потужність іонізуючих випромінювань від природних джерел змінюється в різних геосистемах і навіть на обмежених ділянках окремих геосистем в широких межах. Розміри цих коливань становлять великий інтерес, так як вони обумовлені відмінностями внутрішньої структури геосистеми.

Інтерес до вивчення поширення природних радінуклідов в геосистемах і до оцінки природного радіаційного фону пов'язаний з необхідністю вивчення мінливості енергетичних характеристик геосистем, наслідків опромінення рослин, тварин і людини від вступників в геосистеми штучних радіоактивних речовин, росту використання в разлічхи сферах господарської діяльності людини іонізуючих випромінювань, а також технологічного підвищення радіаційного фону. Порівнювати зростання фону іонізуючих випромінювань в результаті надходження в геосистеми радіонуклідів доцільно шляхом зіставлення цього приросту з природним фоном. При такому порівнянні правомірно допустити, що в процесі еволюції в геологічно тривалий час всі живі організми, включаючи людину, могли виробити механізми адаптації до дії природного фону.

У біосфері Землі зустрічається більш 60 природних радіонуклідів, які можна розділити на дві категорії: первинні і космогенні. Первинні природні радіонукліди, в свою чергу, можуть бути розділені на дві групи: 1) радіонукліди, що знаходяться поза радіоактивних рядів, включаючи продукти спонтанного розподілу важких ядер; 2) радіонукліди урано-радієвого, актініевого та торієвого рядів.

У першу групу входять 11 радіоізотопів елементів, що знаходяться в різних місцях Періодичної таблиці Д. І. Менделєєва і що характеризуються тривалими періодами напіврозпаду - від 107 до 1015 років. Деякі з них за походженням пов'язані зі спонтанним діленням урану in situ. Вважають, що містяться в оболонці Землі радіонукліди були утворені в період її формування як планети. Другу групу складають 32 знаходяться в біосфері радіонукліда - продуктів розпаду довгоживучих ізотопів урану і торію.

Космогенние радіонукліди утворюються в основному в результаті взаємодії космічного випромінювання з речовиною атмосфери і меншою мірою з речовиною твердих оболонок Землі. Після утворення в атмосфері, космогенні радіонукліди надходять на земну поверхню з атмосферними опадами, взаємодіють у газоподібному формі з компонентами геосистем або, сорбируясь на твердих частках в атмосфері, осідає з ними на Землю.

Таким чином, надходять на земну поверхню щонайменше 14 радіонуклідів.

Розподіл джерел іонізуючих випромінювань в компонентах геосистем

Грунтовий покрив. Присутність природних радіонуклідів у грунтах забезпечує їх надходження в рослини, тварин, повітря і воду, а потім по ланцюжку їжа - людина - накопичення в організмі людини і пов'язане з цим опромінення. Вміщені в грунтовому покриві радіонукліди - один з основних компонентів природного радіаційного фону геосистем.

Природні радіонукліди можна розділити на три групи: 1) Радіонов-кліди, період напіврозпаду яких порівняємо з віком Землі (наприклад, 40К, 232Th, 238U), 2) продукти розпаду урано-радієвого та торієвого рядів ; 3) радіонукліди, що утворилися в результаті взаємодії космічного випромінювання з речовиною. Залежно від концентрації в гірських породах - джерелі радіоактивних речовин для грунтів - вміст їх в грунтах може змінюватися в 1000 разів. Найбільш високі концентрації природних радіонуклідів характерні для кислих магматичних порід і важких за механічним складом глинистих порід, а низькі - для уламкових типу пісків, пісковиків і базальтів. Зміст первинних природних радіонуклідів, як правило, вище в вивержених породах типу гранітів і діоритів в порівнянні з осадовими, хоча в осадових породах (вугіллі, горючих сланцях), що містять органічні залишки, концентрації первинних радіонуклідів досить високі.

Зміст і розподіл первинних радіонуклідів у грунтах залежать від біохімічних особливостей їх міграції: концентрації цих радіонуклідів менше в грунтах, що характеризуються вираженим перебігом елювіального процесу і гідроморфних режимом (грунти підзолистого ряду). У грунтах аридних областей та регіонів з помірним зволоженням (сірі лісові грунти, чорноземи, сіроземи) концентрація первинних радіонуклідів вище.

Природні води. Концентрації природних радіонуклідів в природних водах змінюється в досить широких межах залежно від генезису вод, їх фізико-хімічного складу і т.п. У дощовій воді серед радіонуклідів, що утворюються в результаті впливу космічного випромінювання, в невеликих концентраціях присутні 3Не, 7Ве короткоживучі 38СI і 39Сl.

Таблиця 5.

Середня концентрація радіонуклідів космічного

походження в дощовій воді

Радіонуклід Т1 / 2 Концентрація, пКи / л Радіонуклід Т1 / 2 Концентра- ція,

пКи / л 3Н 12,3 ч 10 ... 20 32Р 14,3 сут 0,6 7Ве 53 сут 10 ... 50 33р 25 сут 0,2 22Na 2,6 року 0,02 35S 87 сут 0,9 24Na 15,0 год 0,1 38S 2,9 год 2 28Mg 21,2 год 0,02 34Cl 32,0 хв 0,3 31Si 2,6 год 0,1 38Cl 37, 3 хв 15 32Si 700 років 0,0002 39Cl 55,5 хв 15

З радіонуклідів уранарадіевого ряду найбільшою концентрацією в природних водах характеризуються 222Ph з дочірніми продуктами (210Рв, 210Po) і 226Ra; концентрація радіонуклідів торієвого сімейства менше.

У питній воді середній вміст природних радіонуклідів (пКи / л) становить: 3Не-5, 40К-5, 210Ро-0, 01, 210Рв-0, 02, 238U-0, 05.

Атмосфера: Генезис природних радіонуклідів в атмосфері різний: вони можуть надходити в повітря з грунту або утворюватися при взаємодії космічних випромінювань (нейтронної компоненти) з речовиною повітря.

Найбільш важливі природні радіонукліди, що містяться в атмосфері, - радіонукліди радону: 220Rn (торон) і 222Rn та їх дочірні продукти розпаду. Концентрація радіоізотопів радону, що надходять в приземний шар атмосфери з грунту, залежить від вмісту в ній материнських нуклідів (224Ra і 226Ra), а також екологічних факторів (вологість грунту, атмосферний тиск, температура та ін.). Залежно від географічних умов концентрації радону в приземному шарі повітря може варіювати в досить широких межах; в середньому вміст 220Rn і 222Rn становить 100пКі/м.куб. У приводному шарі повітря вона помітно менше, а в будівлях - значно вище (400 мКи / м.куб).

 Основне джерело дочірніх продуктів розпаду 222Rn (210Pв і 210Po в атмосфері) - виділення 222Rn із земної кори, рівне 0,6 мки / рік. Тетраетилсвинець, спалювані органічні палива та інші джерела забезпечують надходження 222Rn в атмосферу в кількості декількох кілокюрі на рік. В умовах рівноваги в атмосфері повинне міститися близько 20 мКи 210Pb і 210Ро. Однак внаслідок вимивання і осадження тропосферних аерозолів на Землю випадає близько 50 кКи 210Pb і 5кКі 210Ро. Концентрація 210Pb і 210Ро в приземному шарі повітря досягає максимуму в помірних широтах північної півкулі, де вона дорівнює відповідно 14 і 3,3 ФКІ / м.куб. 

« Попередня Наступна »
= Перейти до змісту підручника =
 Інформація, релевантна "7.1.5.3.Елементи радіо екології. Ядерне випромінювання."
  1. Некос В.Е.. Основи загальної екології та неоекології: навчальний посібник. Програмні та проблемні лекції для студентів спеціальності 7.0708 Екологія Частина I, - Харків., 1998

  2. Миркин Б.М., Наумова Л.Г., Ибатуллин У.Г.. Екологія Башкортостану: Підручник для середніх професійних навчальних закладів. Вид. 2-е, додатк. - Уфа., 2005

  3. Далекосхідний державний технічний Університет (ДВПИ ім. В.В. Куйбишева. Контрольна робота / Екологія популяції, екологія співтовариств (сінекологія), 2008

  4. Н. М. ЧЕРНОВА. Лекції з загальної екології. Довідкові матеріали до курсу «Екологія Москви і сталий розвиток». - М., 2009

  5. Висновок.
      екологія та екологія спільнот дає дуже важливе поняття про те, як потрібно розглядати екологію. Знищення однієї з ланок ланцюга призведе до дуже серйозних наслідків для іншої. Однак вплив людини на навколишнє середовище прийняло загрозливі масштаби. Щоб у корені поліпшити положення, знадобляться цілеспрямовані і продумані дії. Відповідальна і дієва політика
  6. 2.1. Програмна лекція 2.1. по модулю 2 "Основи традиційної екології": Теоретична екологія. Круговороти
      елемент поставляється водою в процесі фотосинтезу. Механізм кругообігу води. Роль живої речовини у великій круговороту води. 2.2.7. Кругообіг вуглецю. Неорганічні та органічні акумулятори вуглецю. Основний регулятор вуглекислого газу в атмосфері Механізми безпосереднього впливу кругообігу вуглецю на енергетику атмосфери. 2.2.8. Кругообіг кисню.
  7. ОСНОВНА ЛІТЕРАТУРА
      екологічний словник шкільного вчителя Республіки Башкортостан. - Уфа: Кітап, 1997. Миркин Б.М., Наумова Л.Г. Екологія Башкортостану: Учеб. для 9 кл. - Вид. 2-е. - Уфа: Кітап, 1999. Миркин Б.М., Наумова Л.Г. Популярний екологічний словник / За ред. А.М.Гілярова. Вид. 2-е, перераб. і доп. - М.: Тайдекс КО, 2003. (Бібліотека журналу «Екологія і життя») Миркин Б.М., Наумова
  8. Вступ:
      елементами глобальної екології без яких розуміння загальних питань було б утруднено. Друга частина курсу присвячена сучасної екології, тобто неоекології з елементами глобальної неоекології, тобто тих, які стосуються в основному глобальних процесів, обумовлених антропогенною діяльністю, наприклад кислотні дощі, руйнування озонового шару та ін Нижче
  9. ЛІТЕРАТУРА
      екології та неоекології 2.Учебно-методичні розробки кафедри (курс лекцій). 3.Федоров В.Д., Гильманов Т.Г., Екологія, вид-во МГУ. М., 1980, 464с. 4.Мьякушко В.К., Вольвач Ф.В., Екологiя. Вища школа. К., 1984, 168 с. 5.Стадніцкій Г.В., Родіонов А.І. Екологія: Уч.пособие, М., Висш.школа, 1988, 272 с. 6.Боков В.А. та ін Геоекологія (науково-методична книга по
  10. 7.1. Програмная лекція 7.1 за модулем 7 "Основи неоекології": - Проблеми екологічної безпеки.
      радіоактивне "," забруднення радіаційне "по різним авторам. 34.Определеніе поняття" забруднення світлове ". 35.Определеніе поняття" забруднення теплове ". 36.Аналіз відмінностей у визначенні розглянутих різновидів фізичного забруднення. 37.Общіе закономірності всіх видів випромінювання. 38. За допомогою чого передається енергія? 39.Електромагнітное
  11. 12. Визначте, чи має місце логічне (таксономічне) поділ поняття або розчленування предмета на частини (мереологічного ділення):
      екологія ділиться на загальну екологію, геоекологію, Біоекологія, екологію людини і прикладну екологію. Біоекологія ділиться на екологію рослин, екологію тварин, екологію мікроорганізмів, екологію водних організмів. Виробництво може бути рентабельним або нерентабельним. Рік ділиться на зиму, весну, літо і осінь. Прості судження поділяються за якістю на позитивні і
  12. Теми рефератів
      екологія як наука. 4. Філософське значення спадщини Вернадського. 5. Концепція сталого розвитку. Рекомендована література 1. Вступ до філософії. -М.: ІПЛ, 1989. - Ч.2. 2. Канке В. А. Філософія. - М.: «ЛОГОС», 1997. 3. Вернадський В.І. Біосфера. -М.: 1967. 4. Моїсеєв Н.Н. Людина. Середа. Суспільство. -М., 1983. 5. Гиренок Ф.І. Екологія. Цивілізація. Ноосфера. -М.: Наука,
  13.  Розділ факторіальна екологія
      екологія
  14.  Лекція № 4 Екологія популяції
      екологія
  15.  Екологія урбанізованих територій
      Екологія урбанізованих
  16. (Дод.) § 68. ПОБУТОВА радіаційного навантаження
      елементів і ізотопів, званих нуклідами, спонтанно розпадатися з виділенням іонізуючого випромінювання, яке являє собою або електромагнітне випромінювання тієї ж природи, що і світло, або потік корпускул. Активність іонізуючого випромінювання оцінюється в одиницях, званих кюрі (Ku) і бекерель (Бк, нова одиниця), які пов'язані так: 1 Ku = 3.7х 1010 Бк. Частіше
  17.  Тема Основи аутекологіі (факториальной екології).
      екології (факториальной
  18.  Тема Предмет та об'єкти вивчення екології.
      екології.
  19.  Тема Основи демекологія (екології популяцій)
      екології (екології
© 2014-2021  ibib.ltd.ua