Источники искусственной радиоактивности

Источники искусственной радиоактивности. Кроме естественных радиоактивных изотопов, существующих в природной смеси элементов, известно много искусственных, полученных в результате различных ядерных реакций облучение устойчивых химических элементов потоками нейтронов в ядерных реакторах или бомбардировка их тяжелыми частицами протонами, -частицами и др. или же образующихся в результате ядерных взрывов.

При ядерном взрыве образуется большое количество радиоактивных веществ как в результате процессов деления, так и при реакции синтеза легких ядер. Из радиоактивных продуктов деления наибольшую опасность представляют Sr90 и Cs137. Они имеют относительную высокую энергию излучения и большой период полураспада, исключительную способность включаться в биологический круговорот веществ, а также долго задерживаться в организме животных и человека.

Почва как исходное звено миграции радионуклидовв природной среде Почвенная оболочка биосферы один из основных компонентов в природе, где происходит локализация искусственных радионуклидов, сбрасываемых в окружающую человека среду вследствие его техногенной деятельности. Сорбция радионуклидов в почве имеет двоякое значение для их миграции в биосфере и, в частности, в сельскохозяйственной сфере. С одной стороны, закрепление их в верхних горизонтах почвы в корнеобитаемом слое растений обеспечивает существование в природе длительно действующего источника радионуклидов для корневого накопления растениями.

С другой стороны, сильная сорбция твердой фазой почвой радионуклидов ограничивает их усвоение через корневые системы растений. В различных радиологических ситуациях, связанных с введением радионуклидов в сельскохозяйственную сферу, аккумуляция радионуклидов растениями из почвы определяет исходные масштабы включения радионуклидов в пищевые цепи в системе радиоактивные выпадения почва сельскохозяйственные растения сельскохозяйственные животные человек.

С этим связано важное значение звена почва растение в общем цикле круговорота радионуклидов в наземной среде в целом и в агропромышленной сфере в частности. Радионуклиды, как правило, находятся в почвах в ультрамикроконцентрациях. Исключение составляет небольшая группа радионуклидов с периодами полураспада порядка десятков сотен миллионов лет и больше.

Очень низкая массовая концентрация искусственных и естественных радионуклидов в почвах и почвенных растворах обусловливает существенную зависимость поведения радионуклидов в почвах от концентрации и свойств их изотопных или неизотопных носителей стабильных изотопов данного химического элемента или химических элементов, сходных по физико-химическим свойствам с радионуклидами. Тритий. Н3 единственный радиоактивный изотоп водорода Т1212,34 года. Распад Н3 сопровождается -излучением с очень низкой энергией.

В результате взаимодействия космических излучений с N, О и Ar в атмосфере образуется природный тритий. В Мировом океане находится 65 природного Н3, на земной поверхности и в наземной биоте 27 . Антропогенный тритий образуется и поступает в окружающую среду при производстве ядерной энергии. Кроме того, источником поступления Н3 в окружающую среду являются испытания ядерного и термоядерного оружия. Около 99 количества природного трития превращается в тритированную воду Н3НО. Поведение Н3 в почве описывается закономерностями поведения воды и зависит от взаимодействия различных процессов ее переноса.

В виде Н3ОН и других соединений Н3 включается практически во все реакции, присущие биогеохимическому циклу водорода, включая процессы почвообразования, образования биоорганического вещества и др. Углерод. Основной радиоактивный изотоп углерода С14 -излучатель, Т125730 лет. Поступление С14 во внешнюю среду происходит как в результате природных явлений космическое излучение, так и в результате антропогенных процессов ядерные взрывы, производство ядерной энергии, сжигание ископаемого топлива, использование препаратов, меченных С14. Миграция С14 в биосфере подчиняется закономерностям углеродного геохимического цикла.

Благодаря круговороту углерода в природе происходит постоянный обмен С14 между атмосферой, с одной стороны, и гидросферой, литосферой, педосферой и живыми организмами, с другой. В почвах С14 входит в состав гумусовых соединений, карбонатов, С14О2 в почвенном воздухе и другие углеродсодержащие соединения.

Общеизвестен метод определения возраста почв по содержанию С14. Калий. В природной среде присутствуют три основных изотопа калия два стабильных К39 и К41, а также один радиоактивный К40. К40 является -излучателем с Т121,28109 лет. При распаде К40 превращается в основном в стабильный изотоп кальция Ca40. К40 один из основных по активности естественных радионуклидов в почвах, растениях и объектах агропромышленного производства.

Учитывая это, введено специальное понятие калийный фон, отражающее вклад К40 в суммарное содержание радионуклидов. Уран. Природный уран состоит из 3 радиоактивных изотопов U234, U235 и U238, причем два последних являются родоначальниками радиоактивных семейств. Наиболее важным в токсикологическом и радиологическом отношениях по химическим свойствам является U238 Т124,5109 лет, -излучатель. Ведущим источником U в биосфере является земная кора. Содержание урана в почвах определяется, прежде всего, его концентрацией в материнских породах.

Торий. Природный торий состоит из 6 радиоактивных изотопов, а наиболее важный в радиологическом отношении Th232 Т121,411010 лет, -излучатель является родоначальником радиоактивного семейства. Источником загрязнения внешней среды Th232 является широкое применение фосфорных удобрений, где его содержание колеблется от 1,5 до 25 Бккг, и сжигание ископаемого органического топлива. Радий. Природный радий имеет 4 основных радиоизотопа.

Главный из них Ra226 Т121622 года, -излучатель. Для Ra226 в природе характерно рассеянное состояние. Он не входит в состав отдельных минералов, а широко распространен в виде включений во многих образованиях. Полоний. Природный Po имеет 7 радиоизотопов 6 короткоживущих и один Po210 с Т12138,4 суток -излучатель. Свинец. Природный свинец состоит из 4 стабильных и 4 радиоактивных изотопов. Наиболее важный из радионуклидов свинца Pb210 является дочерним продуктом Rn222 в почве находится в равновесии с Ra226, его Т1219,4 года, -излучатель.

Радон. Радиологический интерес представляют два радиоизотопа Rn прежде всего Rn222 и несколько меньше Rn220. Rn222 газообразный дочерний продукт Ra226 Т123,825 суток, -излучатель, Rn220 продукт распада Ra224 из семейства Th232 Т1254,5 с, -излучатель. Они образуются в почве из своих материнских радионуклидов, а также поступают из подстилающих пород в почву в газообразной форме. Как инертные газы Rn222 и Rn220 мало вовлекаются в круговорот их почвы, но их роль как источников внешнего облучения компонентов естественного фона человека и живых организмов весьма значительная.

Стронций. Природный стронций состоит из 4 стабильных изотопов с массовыми числами 84, 86, 87 и 88. В число продуктов деления входят два радиоизотопа Sr90, относящийся к числу самых биологически подвижных Т1228,1 года, -излучатель, и Sr89, более короткоживущий радионуклид Т1250,5 суток, -излучатель. Цезий. Природный цезий представлен одним стабильным изотопом Cs133, содержание которого в земной коре равно 6,510-4 . В состав продуктов деления входят два радиоизотопа Cs137 и Cs134, относящихся к числу биологически подвижных в сельскохозяйственных цепочках.

Cs137 один из основных дозообразующих радионуклидов среди продуктов деления Т1230,17 года и -излучатель. Йод. Природный йод представлен одним стабильным изотопом I127. Среди радиоизотопов йода наиболее радиологическими значимыми являются I129 Т121,57107 лет, -излучатель и I131 Т128,04 суток, -излучатель.