Физические основы радиоэкологии реферат

Обновлено: 05.07.2024

Задачей университетского образования в области экологии является обучение, в первую очередь, фундаментальным основам естествознания, знание которых дает возможность разбираться в происходящих явлениях и квалифицированно оценивать весьма разнообразную и часто противоречивую информацию о загрязнении окружающей среды, о механизме и характере воздействия поллютанта и о последствиях этого воздействия.

Когда сегодня мы обращаемся к открытию явления радиоактивности, то необходимо помнить, что объем фундаментальных знаний в конце XIX в. был несравненно меньше, чем сейчас, и представления ученых о строении материи в то время радикально отличались от современных. Не было не только каких-либо представлений о наличии у атомов ядер, но даже электрон, по сути дела, еще не был открыт.

Тем не менее, в 1898 г . были сделаны открытия, которые резко изменили дальнейший ход событий. Вначале был обнаружено, что еще один из известных химических элементов - торий - также радиоактивен. Стало ясно, что лучи Беккереля могут испускаться не только ураном. К сожалению, излучение тория оказалось также очень мало интенсивным. Затем Пьер и Мария Кюри методом, который получил название радиохимический анализ, открыли в природных минералах, содержащих уран - уранините, урановой смолке - новый химический радиоактивный элемент - полоний. В том же 1898 г . из такой же урановой смолки был получен еще один новый элемент – радий, испускающий интенсивные потоки проникающего излучения. В 1902 г . из нескольких тонн урановой смолки были получены первые 0,1 г радия. Явление спонтанного испускания проникающей, ионизирующей радиации теперь уже четырьмя элементами М. Кюри в 1898 г . назвала радиоактивностью.

Эксперименты, осуществленные Э. Резерфордом в 1899 г ., позволили ему утверждать, что радиоактивные вещества испускают более чем один вид излучений. Он назвал менее проникающее излучение a -лучами, а более проникающее - β-лучами. В 1899 г . трудами ряда ученых, и в том числе А. Беккереля, была доказана идентичность β-частиц и электронов, изученных незадолго перед этим Дж.Дж. Томпсоном. В 1900 г . П. Виллард показал, что имеет место и третий тип излучения – электромагнитное излучение, подобное рентгеновскому излучению, которое получило название гамма-излучение. В 1903 г . Э. Резерфорд показал, что a -лучи представляют собой поток ядер атомов гелия, см. рис. 2.1.

Э. Резерфорд и Ф. Содди обнаружили, что радиоактивность связана с изменениями внутри атомов, в результате которых один химический элемент переходит в другой. К подобным результатам независимо пришел и А. Беккерель. Наблюдая такие превращения, Э. Резерфорд и Ф. Содди сформулировали экспоненциальный закон радиоактивного распада.

Открытие радиоактивности стимулировало появление первых научных представлений о строении атома. В 1904 г . Дж.Дж. Томсон предложил первую модель атома, согласно которой атомы представляют собой шарики размером ~10 - 8 см , внутри которых равномерно распределены электроны. Затем Э. Резерфорд в 1911 г . обосновал существование атомных ядер и предложил планетарную модель атома. Стало понятным, что в основе явления радиоактивности лежат не атомные, а ядерные превращения. Так как термин атомное ядро – нуклид появился более чем через десять лет после открытия радиоактивности, то в повседневный лексикон, а затем и в радиоэкологию достаточно прочно вошли термины, образованные от слова атом.

Природа рентгеновского излучения оставалась непонятной до 1912 г ., когда было однозначно доказано, что это - возникающие при внутриатомных превращениях электромагнитные колебания, такие же, как и видимый свет, но с существенно меньшими длинами волн.

Атомные ядра в настоящее время принято называть нуклидами. Этому определению мы будем следовать, когда перейдем к рассмотрению радиоэкологических проблем. Широкое распространение получило следующее символическое изображение нуклидов (и атомов ) A _ZX, где X - символ элемента в Периодической системе элементов. Так, например, основной изотоп углерода символически записывается в виде 12 ₆C . Символ элемента в Периодической системе и величина заряда ядра однозначно связаны друг с другом, поэтому нижний индекс часто не указывают и пишут, например, просто 12 C . Схематическое представление ядра 12 C дано на рис. 2.2.

Число нейтронов у атомов данного элемента может быть разным и нуклиды с данным значением Z, но разными значениями А называются изотопами. Так, например, стабильную во времени комбинацию с шестью протонами могут образовывать не только шесть нейтронов, но и семь. Поэтому в окружающем нас мире существует два стабильных изотопа углерода: 12 C и 13 C .

Рис. 2.2 Схематическое представление ядра 12 C.

С данным числом нейтронов может объединяться в нуклиды разное число протонов. Нуклиды с одинаковым числом нейтронов и разным числом протонов называются изотонами. Например, изотоны 30 ₁₄Si, 31 ₁₅P и 32 ₁₆S содержат по 16 нейтронов на ядро. Нуклиды с одним и тем же числом нуклонов, но принадлежащие разным элементам, называются изобарами, например 76 ₃₂G e и 76 ₃₄S e .

К настоящему времени ученые проанализировали свойства ядер более чем 112 химических элементов . Несмотря на то, что число химических элементов достаточно велико, все атомные ядра образованы элементарными частицами только двух типов: протонами и нейтронами. Между протоном и протоном, нейтроном и нейтроном и протоном и нейтроном действуют одни и те же ядерные силы. Однако между протонами имеет место еще и кулоновское отталкивание.

Содержание

4. Влияние радиации на организмы……………………………….…. 6
5. Естественные источники радиации……………………………. 7
6. Источники радиации, созданные человеком (техногенные)………………………………………………………………. …. 9

Работа содержит 1 файл

Реферат.Радиационная экология.docx

Министерство науки и образования

Инновационный Евразийский университет

Кафедра химии и экологии

Дисциплина: Экология

Введение………………………………………………………… ……. 3
Понятие радиационной экологии………………………. ……….…. 4

6. Источники радиации, созданные человеком (техногенные)…………………………………………… …………………. …. 9

С давних времен человек совершенствовал себя, как физически, так и умственно, постоянно создавая и совершенствуя орудия труда. Постоянная нехватка энергии заставляла человека искать и находить новые источники, внедрять их не заботясь о будущем. Таких примеров множество: паровой двигатель побудил человека к созданию огромных фабрик, что за собой повлекло мгновенное ухудшение экологи в городах. Другим примером служит создание каскадов гидроэлектростанций, затопивших огромные территории и изменившие до неузнаваемости экосистемы отдельных районов. В порыве за открытиями в конце XIX в. двумя учеными: Пьером Кюри и Марией Сладковской-Кюри было открыто явление радиоактивности. Именно это достижение поставило существование всей планеты под угрозу. За 100 с лишним лет человек наделал столько глупостей, сколько не делал за все свое существование. Давно уже прошла Холодная война, мы уже пережили Чернобыль и многие засекреченные аварии на полигонах, однако проблема радиационной угрозы никуда не ушла и посей день служит главной угрозой биосфере.

Радиация играет огромную роль в развитии цивилизации на данном историческом этапе. Благодаря явлению радиоактивности был совершен существенный прорыв в области медицины и в различных отраслях промышленности, включая энергетику. Но одновременно с этим стали всё отчётливее проявляться негативные стороны свойств радиоактивных элементов: выяснилось, что воздействие радиационного излучения на организм может иметь трагические последствия. Подобный факт не мог пройти мимо внимания общественности. И чем больше становилось известно о действии радиации на человеческий организм и окружающую среду, тем противоречивее становились мнения о том, насколько большую роль должна играть радиация в различных сферах человеческой деятельности.

К сожалению, отсутствие достоверной информации вызывает неадекватное восприятие данной проблемы. Газетные истории о шестиногих ягнятах и двухголовых младенцах сеют панику в широких кругах. Проблема радиационного загрязнения стала одной из наиболее актуальных. Поэтому необходимо прояснить обстановку и найти верный подход. Радиоактивность следует рассматривать как неотъемлемую часть нашей жизни, но без знания закономерностей процессов, связанных с радиационным излучением, невозможно реально оценить ситуацию.

Для этого создаются специальные международные организации, занимающиеся проблемами радиации, в их числе существующая с конца 1920-х годов Международная комиссия по радиационной защите (МКРЗ), а также созданный в 1955 году в рамках ООН Научный Комитет по действию атомной радиации (НКДАР).

Радиоэкология обычно имеет дело с весьма малыми мощностями хронического внешнего и внутреннего облучения организма. В природных условиях организмы подвергаются облучению за счёт естественного фона радиоактивного (космические лучи, излучения природных радионуклидов U , Ra , Th и др.), а также за счёт радиоактивного загрязнения биосферы искусственными радионуклидами. Однако многие растения и животные способны накапливать в жизненно важных органах и тканях радионуклиды, что влияет на их миграцию в биосфере и приводит к значительному усилению внутреннего облучения организма (см. Аккумуляция радиоактивных веществ ). Повышенные дозы облучения, воздействуя на генетический аппарат клеток (см. Генетическое действие излучений ), приводят к возрастанию темпов наследственной изменчивости. Более высокие дозы облучения понижают жизнеспособность организмов (вплоть до вымирания наиболее чувствительных к ионизирующим излучениям популяций) и тем самым вызывают изменение структуры биоценозов и обеднение межвидовых взаимоотношений в них. Выявление закономерностей, лежащих в основе этих процессов, имеет большое значение для ряда отраслей народного хозяйства. Так, особый практический интерес представляют следующие изучаемые радиоэкологией проблемы: миграция радионуклидов в пищевых цепях организмов (в т. ч. с.-х. животных и человека); обрыв или ослабление экологических связей; дезактивация с.-х. земель, водоёмов и т.п., загрязнённых радионуклидами; поиск поверхностно залегающих месторождений радиоактивных руд (по радиоактивности растений-индикаторов); выявление территорий суши и акваторий, загрязнённых искусственными радионуклидами. Многообразие практических аспектов радиоэкологии привело к её подразделению на морскую, пресноводную, наземную (в т. ч. лесную, сельскохозяйственную), а также ветеринарную и граничащую с ней гигиену радиационную . Результаты радиоэкологических исследований оказали большое влияние на принятие международных конвенций, направленных на ограничение испытаний ядерного оружия и отказ от его применения в условиях войны. На основе рекомендаций радиоэкологии в промышленности разрабатываются и внедряются замкнутые циклы охлаждения ядерных реакторов, улавливатели радиоактивных аэрозолей, методы хранения и обезвреживания радиоактивных отходов, исключающие их попадание в окружающую среду.

Радиация существовала всегда. Радиоактивные элементы входили в состав Земли с начала ее существования и продолжают присутствовать до настоящего времени. Однако само явление радиоактивности было открыто всего сто лет назад.

В 1896 году французский ученый Анри Беккерель случайно обнаружил, что после продолжительного соприкосновения с куском минерала, содержащего уран, на фотографических пластинках после проявки появились следы излучения. Позже этим явлением заинтересовались Мария Кюри (автор термина “радиоактивность”) и ее муж Пьер Кюри. В 1898 году они обнаружили, что в результате излучения уран превращается в другие элементы, которые молодые ученые назвали полонием и радием. К сожалению люди, профессионально занимающиеся радиацией, подвергали свое здоровье, и даже жизнь опасности из-за частого контакта с радиоактивными веществами. Несмотря на это исследования продолжались, и в результате человечество располагает весьма достоверными сведениями о процессе протекания реакций в радиоактивных массах, в значительной мере обусловленных особенностями строения и свойствами атома.

Известно, что в состав атома входят три типа элементов: отрицательно заряженные электроны движутся по орбитам вокруг ядра - плотно сцепленных положительно заряженных протонов и электрически нейтральных нейтронов. Химические элементы различают по количеству протонов. Одинаковое количество протонов и электронов обуславливает электрическую нейтральность атома. Количество нейтронов может варьироваться, и в зависимости от этого меняется стабильность изотопов.

Большинство нуклидов (ядра всех изотопов химических элементов) нестабильны и постоянно превращаются в другие нуклиды. Цепочка превращений сопровождается излучениями: в упрощенном виде, испускание ядром двух протонов и двух нейтронов (-частицы) называют -излучением, испускание электрона - -излучением, причем оба этих процесса происходят с выделением энергию. Иногда дополнительно происходит выброс чистой энергии, называемый -излучением.

Воздействие радиации на организм может быть различным, но почти всегда оно негативно. В малых дозах радиационное излучение может стать катализатором процессов, приводящих к раку или генетическим нарушениям, а в больших дозах часто приводит к полной или частичной гибели организма вследствие разрушения клеток тканей.

Сложность в отслеживании последовательности процессов, вызванных облучением, объясняется тем, что последствия облучения, особенно при небольших дозах, могут проявиться не сразу, и зачастую для развития болезни требуются годы или даже десятилетия. Кроме того, вследствие различной проникающей способности разных видов радиоактивных излучений они оказывают неодинаковое воздействие на организм: -частицы наиболее опасны, однако для -излучения даже лист бумаги является непреодолимой преградой; -излучение способно проходить в ткани организма на глубину один-два сантиметра; наиболее безобидное -излучение характеризуется наибольшей проникающей способностью: его может задержать лишь толстая плита из материалов, имеющих высокий коэффициент поглощения, например, из бетона или свинца.

Также различается чувствительность отдельных органов к радиоактивному излучению. Поэтому, чтобы получить наиболее достоверную информацию о степени риска, необходимо учитывать соответствующие коэффициенты чувствительности тканей при расчете эквивалентной дозы облучения:

0,03 - костная ткань

0,03 - щитовидная железа

0,12 - красный костный мозг

0,15 - молочная железа

0,25 - яичники или семенники

0,30 - другие ткани

1,00 - организм в целом.

Вероятность повреждения тканей зависит от суммарной дозы и от величины дозировки, так как благодаря репарационным способностям большинство органов имеют возможность восстановиться после серии мелких доз.

Естественные радионуклиды делятся на четыре группы: долгоживущие (уран-238, уран-235, торий-232); короткоживущие (радий, радон); долгоживущие одиночные, не образующие семейств (калий-40); радионуклиды, возникающие в результате взаимодействия космических частиц с атомными ядрами вещества Земли (углерод-14).

Разные виды излучения попадают на поверхность Земли либо из космоса, либо поступают от радиоактивных веществ, находящихся в земной коре, причем земные источники ответственны в среднем за 5/6 годовой эффективной эквивалентной доз, получаемой населением, в основном вследствие внутреннего облучения.

Уровни радиационного излучения неодинаковы для различных областей. Так, Северный и Южный полюсы более, чем экваториальная зона, подвержены воздействию космических лучей из-за наличия у Земли магнитного поля, отклоняющего заряженные радиоактивные частицы. Кроме того, чем больше удаление от земной поверхности, тем интенсивнее космическое излучение.

Иными словами, проживая в горных районах и постоянно пользуясь воздушным транспортом, мы подвергаемся дополнительному риску облучения. Люди, живущие выше 2000м над уровнем моря, получают в среднем из-за космических лучей эффективную эквивалентную дозу в несколько раз большую, чем те, кто живет на уровне моря. При подъеме с высоты 4000м (максимальная высота проживания людей) до 12000м (максимальная высота полета пассажирского авиатранспорта) уровень облучения возрастает в 25 раз. Примерная доза за рейс Нью-Йорк - Париж по данным НКДАР ООН в 1985 году составляла 50 микрозивертов за 7,5 часов полета.

Всего за счет использование воздушного транспорта население Земли получало в год эффективную эквивалентную дозу около 2000 чел-Зв.

Уровни земной радиации также распределяются неравномерно по поверхности Земли и зависят от состава и концентрации радиоактивных веществ в земной коре. Так называемые аномальные радиационные поля природного происхождения образуются в случае обогащения некоторых типов горных пород ураном, торием, на месторождениях радиоактивных элементов в различных породах, при современном привносе урана, радия, радона в поверхностные и подземные воды, геологическую среду.

По данным исследований, проведенных во Франции, Германии, Италии, Японии и США, около 95% населения этих стран проживает в районах, где мощность дозы облучения колеблется в среднем от 0,3 до 0,6 миллизиверта в год. Эти данные можно принять за средние по миру, поскольку природные условия в вышеперечисленных странах различны.

Есть, однако, несколько “горячих точек”, где уровень радиации намного выше. К ним относятся несколько районов в Бразилии: окрестности города Посус-ди-Калдас и пляжи близ Гуарапари, города с населением 12000 человек, куда ежегодно приезжают

отдыхать примерно 30000 курортников, где уровень радиации достигает 250 и 175 миллизивертов в год соответственно. Это превышает средние показатели в 500-800 раз. Здесь, а также в другой части света, на юго-западном побережье Индии, подобное явление обусловлено повышенным содержанием тория в песках. Вышеперечисленные территории в Бразилии и Индии являются наиболее изученными в данном аспекте, но существует множество других мест с высоким уровнем радиации, например во Франции, Нигерии, на Мадагаскаре.

По территории России зоны повышенной радиоактивности также распределены неравномерно и известны как в европейской части страны, так и в Зауралье, на Полярном Урале, в Западной Сибири, Прибайкалье, на Дальнем Востоке, Камчатке, Северо-востоке.

Содержание работы

1.Предмет и задачи радиоэкологии ……………………………………………. 3

3.Характеристика стронция ……………………………………………………. 12

4.Техника радиационной безопасности при работе с
радиоактивными веществами и загрязнениями
внешней среды радионуклидами …………………………………………… 19

Файлы: 1 файл

Реферат по экологии.doc

студентка 1-го курса

Иванова Светлана Сергеевна

каф. ботаники и экологии

1.Предмет и задачи радиоэкологии ………………………………………… …. 3

4.Техника радиационной безопасности при работе с

радиоактивными веществами и загрязнениями

внешней среды радионуклидами …………………………………………… 19

Радиационная безопасность населения - это состояние защищенности
настоящего и будущего поколений от вредного для их здоровья воздействия
ионизирующего излучения.

Проблема радиационной безопасности отражена в нормативной базе
законодательных актов. Это федеральные законы:

Радиационная обстановка в Российской Федерации определяется
следующими факторами:

- глобальным радиоактивным фоном;

эксплуатацией предприятий с ядерным топливом, ядерно-
энергетических установок на судах, хранилищ радиоактивных отходов.

Радионуклиды - это радиоактивные атомы с данным массовым числом
и атомным номером, а для изолярных атомов - с данным определенным
энергетическим состоянием атомного ядра.

Ядра радионуклидов нестабильны и способны к самопроизвольному
превращению (распаду), приводящему к изменению их атомного номера и
массового числа. Эта их способность получила название радиоактивности.

Распад радиоактивных ядер сопровождается ионизирующим излучением.

Ионизирующие излучения, проходя через различные вещества, вызывают ионизацию их молекул и атомов. Так, ионизация (превращение нейтральных атомов и молекул в ионы) живой ткани человека и животных приводит к разрушению молекул и клеток ее составляющих.

В настоящее время, с точки зрения радиоэкологии, большую опасность
представляет повышенное содержание в биосфере биологически активных
радиоизотопов ( 137 Cs и 90 Sr. и др.), обладающих высокой радиотоксичностью,
особенно при внутреннем поражении организма человека или животного,

Пути миграции радионуклидов в организм человека различны.
Подавляющая их часть поступает по пищевым цепям.

Основным каналом, через который происходит вовлечение
радионуклидов в пищевые цепи, является сельское хозяйство.

Растения могут загрязняться в процессе выпадения радионуклидов из воздуха (аэральный путь загрязнения). В то же время выпавшие
радионуклиды попадают в почву, из почвы - в растения, и через растения в организм животного или человека. Основной источник поступления
радионуклидов в организм человека - молоко и молочные продукты. В
некоторых случаях с растительной пищей (овощи, злаки) может поступать в
организм человека до 40-60% 137 Cs и 90 Sr.

По состоянию на март 1995года средняя плотность загрязненности почв
Саратовской области 137 Cs составила 0,4 Кл/км², а плотность загрязненности
отдельных участков достигала 1-2 Кл/км². Для оценки воздействия радиационного фактора на население России проводится работа по радиационно-гигиенической паспортизации организаций и территорий страны. Так, из 89 субъектов Российской Федерации паспорта территорий представили 79 субъектов (2000г). Анализ паспортов свидетельствует, что наибольший вклад в облучение населения вносят природные источники излучения до 69% суммарной дозы и медицинские источники - 30%. Техногенные источники - глобальные выпадения, аварийные ситуации составляют лишь 1%. Доля техногенных источников в субъектах Российской Федерации, затронутых аварией на ЧАЭС заметно выше, например, в Брянской области до 12%, а в Калужской до 10%.

Космическое излучение и излучения природных радионуклидов,
содержащихся в почве, воде и воздухе - это основные компоненты фонового
излучения, т.е. такого уровня радиации, к которому адаптирована
совершенная биота (растительные и живые организмы).

Уровень природной радиоактивности обусловлен присутствием в
биосфере радионуклидов и зависит от региональных особенностей
породообразования. В различных областях биосферы естественный фон
изменяется в 3-4 раза. Наименьшая его интенсивность наблюдается у
поверхности моря, а наибольшая - на больших высотах в горах.

При попадании в окружающую среду радионуклиды рассеиваются, но
могут и концентрироваться живыми организмами при движении по пищевым
цепям.

Химические свойства радиоактивных изотопов сходны с химическими
свойствами нерадиоактивных изотопов того же элемента и поэтому
накопление радионуклида в организме не связано с его радиоактивностью.

Некоторые радионуклиды накапливаются в организме благодаря своему
химическому сродству с биогенными элементами, необходимыми организму.
Так, например, изотоп 90 Sr включается в круговорот подобно кальцию, а
радиоактивный изотоп 137 Cs - подобно калию.

В настоящее время радиационный фон на Земле быстро меняется в
значительной степени из-за хозяйственной деятельности человека.

В биосферный цикл во все более возрастающих количествах поступают
различные искусственные радионуклиды, образующиеся при эксплуатации
атомных электростанций и в результате испытаний ядерного оружия. В
количественном отношении образующиеся при этом радионуклиды в ряде
случаев уже значительно превышают фоновый уровень своих естественных
аналогов.

Радиоактивное вещество, попадающее в атмосферу, в конечном счете, концентрируется в почве. Через несколько лет после радиоактивных
выпадений на земную поверхность поступление радионуклидов в растения
из почвы (корневое загрязнение растений) становится основным путем
попадания их в пищу человека и корм животных.

При аварийных ситуациях, как показала авария на ЧАЭС, уже на второй
год после выпадения, основным путем попадания радиоактивных веществ в
пищевые цепи было поступление радионуклидов из почвы в растения через
их корневую систему.

Величины перехода 137 Cs и 90 Sr из почвы в растения прежде всего зависят от типа почв.

Наиболее высокие уровни загрязнения наблюдаются на дерново-
подзолистых почвах, особенно легкого гранулометрического состава,
меньше на серых лесных почвах и сероземах и самые низкие - на
черноземах.

Однако на почвах одного и того же типа, в зависимости от их свойств,
накопление радионуклидов растениями также может сильно изменяться.

Например, содержание 90 Sr на единицу массы урожая яровой пшеницы,
выращенной на дерново-подзолистых почвах, варьирует в 5 раз, на серых
лесных почвах - в 2 раза, на каштановых - в 3 раза, на сероземах - в 1,5 раза

и на черноземах - в 3 раза.

Для 137 Cs эти различия еще более резко выражены, чем для 90 Sr.
Размеры, в которых радионуклиды могут переходить через звено почва- растения в другие биологические объекты, зависят от тех свойств почвы,
которые обуславливают поглощение радионуклидов почвами и закрепление
их в поглощенном состоянии.

Из кислых почв радионуклиды поступают в растения в значительно
больших количествах, чем из почв слабокислых, нейтральных или
слабощелочных. В кислых почвах повышается подвижность 137 Cs и 90 Sr,
снижается прочность их закрепления в почве и поэтому увеличивается
доступность их растениям. Внесение карбонатов кальция, калия или натрия в

кислую дерново-подзолистую почву в количествах эквивалентных
гидролитической кислотности снижают размеры накопления долгоживущих

радионуклидов 137 Cs и 90 Sr в урожае.

Существует тесная обратная зависимость накопления 90 Sr в растениях от содержания в почве обменного кальция, т.е. поступление 90 Sr уменьшается с
увеличением содержания обменного кальция в почве.

На почвах с высоким содержанием обменного кальция (20-25 мг-экв на
100г почвы) поступление 90 Sr в растения мало зависит от изменения содержания кальция в почве. При одном и том же количестве обменного кальция в почве, но неодинаковом содержании калия и гумуса, накопление 90 Sr может быть различным.

На величину перехода 137 Cs из почвы в растение прежде всего влияет
сумма обменных катионов. На почвах с низкой суммой поглощенных
оснований, как правило, радионуклиды поступают в растения более
интенсивно, чем на почвах, имеющих более высокую сумму обменных
катионов. Например, на почве с высокой суммой поглощенных оснований
(14,5мг-экв на 100г почвы) в растениях накапливалось примерно в 25 раз
меньше 137 Cs , чем на почве с низкой суммой поглощенных оснований (2,1мг-
экв на 100г почвы).

Из состава обменных катионов на поступление 137 Cs из почвы в растение

сильнее всего влияет обменный калий. С увеличением содержания подвижных форм калия в почве в большинстве случаев

уменьшается накопление 137 Cs в растениях. Однако для ряда почв
зависимости между этими параметрами не наблюдается.

Кислотность почв также в известной мере влияет на поступление 137 Cs в
растения. Из кислых почв радиоактивные изотопы цезия поступают в
растения более интенсивно, чем из почв, слабокислых, поэтому
нейтрализация кислотности почв внесением углекислых солей резко снижает
содержание 137 Cs в урожае.

Как уже отмечалось, на почвах тяжелого гранулометрического состава с
высоким содержанием физической глины и ила радионуклиды в значительно
меньших количествах накапливаются в растениях, чем на почвах легкого
состава.

Например, из дерново-подзолистой тяжело суглинистой почвы, при прочих равных условиях, в растения поступает в 2-3 раза меньше 90 Sr, чем из дерново-
подзолистой среднесуглинистой почвы, и примерно на порядок меньше, чем из
супесчаной почвы. Это обусловлено тем, что мелкие фракции почв (физическая
глина, ил) характеризуются высокой емкостью поглощения вследствие большой
удельной поверхности, повышенным содержанием гумуса и кальция, магния и
с увеличением размера фракций содержание в почвах гумуса, кальция-
и падает.

Гранулометрический состав почв сильнее влияет на поступление в растения
137 Cs, чем на накопление 90 Sr . Это обусловлено спецификой сорбции 137 Cs в почвах и, в частности, необменной сорбцией (поглощением) его в некоторых
глинистых минералах. Уменьшение содержание этого радионуклида в урожае
находится в прямой пропорциональной зависимости от размера механических
фракций. Самое низкое количество 137 Cs в урожае овса наблюдается при внесении в песок глинистой фракции. Содержание 137 Cs на единицу сухой
массы, как и по отношению к калию в урожае овса, выращенного на кварцевом
песке без добавления и с добавлением глинистых фракций, в 9 раз.

Поступление радионуклидов в растения зависит также от
почвообразующих минералов и глин.

Минералы монториллонитовой группы (асконит, гумбрит), а также слюды и гидрослюды (финогопит, вермикулит), обладая способностью к необменному поглощению радионуклидов, снижают их поступление в растения.

Минералогический состав, как и гранулометрический, сильнее влияет на
поступление в растения 137 Cs и 90 Sr.

Радиационная экология или радиоэкология — наука, изучающая особенности существования живых организмов и их сообществ в условиях наличия естественных радионуклидов или техногенного радиоактивного загрязнения. Существует два важнейших направления в радиоэкологии - изучение поведения радионуклидов в экосистемах и их компонентах (почве, растительном покрове, сообществах животных) и воздействия ионизирующего излучения на биоту и человека.

Файлы: 1 файл

радиоэкология.doc

НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Факультет автоматики и вычислительной техники

Кафедра безопасности труда

по экологии
на тему:

Группа: АВТ-113
Преподаватель: Кухта Ю.С.
Студент: Борискин В.Д.

Радиоэкология

Радиоэкология сформировалась к середине 50-х гг. ХХ в. в связи с загрязнением окружающей среды радиоактивными веществами в результате ядерных испытаний, отходов атомной промышленности, аварий на атомных электростанциях и ядерных установках.

Деятельность человека, связанная с использованием делящихся материалов, привела к появлению и накоплению в природе элементов и их изотопов, ранее в ней несуществующих. Районы, попавшие под воздействие предприятий ядерного топливного цикла, а также подвергшиеся загрязнению в результате аварий и испытаний ядерного оружия, характеризуются повышенной концентрацией техногенных радионуклидов. Среди территорий, подвергшихся загрязнению, значительную часть занимают лесные массивы. Радионуклиды, выброшенные в атмосферу, при испытании оружия или аварий, в результате гравитационного осаждения или с осадками выпадают на поверхность деревьев, травяного покрова и почву. После этого начинается процесс перераспределения радионуклидов в экосистеме. В результате перераспределения радионуклидов, наибольшая их концентрация наблюдается в грибах, как активных аккумуляторов тяжёлых металлов и радионуклидов

Ионизация, создаваемая излучением в клетках, приводит к образованию свободных радикалов. Свободные радикалы вызывают разрушения целостности цепочек макромолекул (белков и нуклеиновых кислот), что может привести как к массовой гибели клеток, так и канцерогенезу и мутагенезу. Наиболее подвержены воздействию ионизирующего излучения активно делящиеся (эпителиальные, стволовые, также эмбриональные) клетки.

Из-за того, что разные типы ионизирующего излучения обладают разной ЛПЭ, одной и той же поглощённой дозе соответствует разная биологическая эффективность излучения. Поэтому для описания воздействия излучения на живые организмы вводят понятия относительной биологической эффективности (коэффициента качества) излучения по отношению к излучению с низкой ЛПЭ (коэффициент качества фотонного и электронного излучения принимают за единицу) и эквивалентной дозы ионизирующего излучения, численно равной произведению поглощённой дозы на коэффициент качества.

После действия излучения на организм в зависимости от дозы могут возникнуть детерминированные и стохастические радиобиологические эффекты. Например, порог появления симптомов острой лучевой болезни у человека составляет 1—2Зв на всё тело.

В отличие от детерминированных, стохастические эффекты не имеют чёткого дозового порога проявления. С увеличением дозы облучения возрастает лишь частота проявления этих эффектов. Проявиться они могут как спустя много лет после облучения (злокачественные новообразования), так и в последующих поколениях (мутации).

Основным источником информации о стохастических эффектах воздействия ионизирующего излучения являются данные наблюдений за здоровьем людей, переживших атомные бомбардировки Хиросимы и Нагасаки. Японские специалисты в течение всех лет после атомной бомбардировки двух городов наблюдали тех 87 500 человек, которые пережили ее. Средняя доза их облучения составила 240 миллизиверт. При этом прирост онкологических заболеваний за последующие годы составил 9%. При дозах менее 100 миллизиверт отличий между ожидаемой и наблюдаемой в реальности заболеваемостью никто в мире не установил.

Понятия радиоактивных и ионизирующих излучений:

Радиоактивное излучение - это поток элементарных частиц различных энергий, которые при прохождении через вещество производят ионизацию в нем

Ионизи́рующее излуче́ние — в самом общем смысле — различные виды микрочастиц и физических полей, способные ионизировать вещество. В более узком смысле к ионизирующему излучению не относят ультрафиолетовое излучение и излучение видимого диапазона света, которое в отдельных случаях также может быть ионизирующим. Излучение микроволнового и радиодиапазонов не является ионизирующим.Наиболее значимы следующие типы ионизирующего излучения: коротковолновое электромагнитное излучение (рентгеновское и гамма- излучения), потоки заряженных частиц: бета-частиц ( электронов и позитронов), альфа-частиц (ядер атома гелия-4), протонов, других ионов, мюонов и др., а также нейтронов. В природе ионизирующее излучение обычно генерируется в результате спонтанного радиоактивного распада радионуклидов, ядерных реакций (синтез и индуцированное деление ядер, захват протонов, нейтронов, альфа-частиц и др.), а также при ускорении заряженных частиц в космосе (природа такого ускорения космических частиц до конца не ясна). Искусственными источниками ионизирующего излучения являются искусственные радионуклиды (генерируют альфа-, бета- и гамма-излучения), ядерные реакторы (генерируют главным образом нейтронное и гамма-излучение), радионуклидные нейтронные источники, ускорители элементарных частиц (генерируют потоки заряженных частиц, а также тормозное фотонное излучение), рентгеновские аппараты (генерируют тормозноерентгеновское излучение)

Радиоативый распад ,виды радиоактивных распадов и излучений:

Установлено, что радиоактивны все химические элементы с порядковым номером, большим 82 (то есть начиная с висмута), и многие более лёгкие элементы (прометий и технеций не имеют стабильных изотопов, а у некоторых элементов, таких как индий, калий или кальций, часть природных изотопов стабильны, другие же радиоактивны).

Естественная радиоактивность — самопроизвольный распад ядер элементов, встречающихся в природе.

Искусственная радиоактивность — самопроизвольный распад ядер элементов, полученных искусственным путем через соответствующие ядерные реакции.

В настоящее время, кроме альфа-, бета- и гамма-распадов, обнаружены распады с эмиссией нейтрона, протона (а также двух протонов), кластерная радиоактивность, спонтанное деление. Электронный захват, позитронный распад (или β + -распад), а также двойной бета-распад (и его виды) обычно считаются различными типами бета-распада.

Некоторые изотопы могут испытывать одновременно два или более видов распада. Например, висмут-212 распадается с вероятностью 64 % в таллий-208 (посредством альфа-распада) и с вероятностью 36 % в полоний-212 (посредством бета-распада).

Образовавшееся в результате радиоактивного распада дочернее ядро иногда оказывается также радиоактивным и через некоторое время тоже распадается. Процесс радиоактивного распада будет происходить до тех пор, пока не появится стабильное, то есть нерадиоактивное ядро, а последовательность возникающих при этом нуклидов называется радиоактивным рядом. В частности, для радиоактивных рядов, начинающихся сурана-238, урана-235 и тория- 232, конечными (стабильными) нуклидами являются соответственно свинец-206, свинец-207 и свинец-208.

Э. Резерфорд экспериментально установил (1899), что соли урана испускают лучи трёх типов, которые по-разному отклоняются в магнитном поле:

- лучи первого типа отклоняются так же, как поток положительно заряженных частиц; их назвали α-лучами;

- лучи второго типа обычно отклоняются в магнитном поле так же, как поток отрицательно заряженных частиц, их назвали β-лучами (существуют, однако, позитронные бета-лучи, отклоняющиеся в противоположную сторону);

- лучи третьего типа, которые не отклоняются магнитным полем, назвали γ- излучением

Период полураспада:

Пери́од полураспа́да квантовомеханической системы (частицы, ядра, атома, энергетического уровня и т. д.) — время T½, в течение которого система распадается с вероятностью 1/2. Если рассматривается ансамбль независимых частиц, то в течение одного периода полураспада количество выживших частиц уменьшится в среднем в 2 раза. Термин применим только к экспоненциально распадающимся системам.

Не следует считать, что за два периода полураспада распадутся все частицы, взятые в начальный момент. Поскольку каждый период полураспада уменьшает число выживших частиц вдвое, за время 2T½ останется четверть от начального числа частиц, за 3T½ — одна восьмая и т. д.

Стабильность полураспада:

Поиск возможных вариаций периодов полураспада радиоактивных изотопов, как в настоящее время, так и в течение миллиардов лет, интересен в связи с гипотезой о вариациях значений фундаментальных констант в физике (постоянной тонкой структуры, константы Ферми и т. д.). Однако тщательные измерения пока не принесли результата — в пределах погрешности эксперимента изменения периодов полураспада не были найдены. Так, было показано, что за 4,6 млрд лет константа α-распада самария-147 изменилась не более чем на 0,75 %, а для β-распада рения-187 изменение за это же время не превышает 0,5 % [2]; в обоих случаях результаты совместимы с отсутствием таких изменений вообще .

Читайте также: