Химия окружающей среды
Другие рефераты
Оглавление:
Оглавление: 1
Введение 2
Типы и физические характеристики ионизирующих излучений 2
Пути попадания радионуклидов в окружающую среду 6
Естественные радионуклиды 6
Техногенные радионуклиды 6
Авария на Чернобыльской АЭС. 10
Таблица оценки радионуклидного выброса при аварии на ЧАЭС 11
Биогеохимические циклы радионуклидов на примере аварии на ЧАЭС 12
Накопление радионуклидов и радиобиологическое воздействие на живые
огранизмы обитающие в районе ЧАЭС 13
Радиобиологические эффекты у растений 13
Биологическое воздействие и миграции животных и насекомых 14
Воздействие радиации на организм человека 15
Наружное однократное облучение: 17
Повторные облучения: 17
Заключение: 18
Resьmee 20
Использованная литература: 21
Введение
В окружающей среде все элементы имеют естественный биотический круговорот и
оказывают на все живые организмы планеты различного рода воздействия, в том
числе и неблагоприятные. Вредное воздействие веществ может быть
обусловленно не только их химическими или физико-химическими свойствами, но
и чисто физическим влиянием этих элементов, связанных с их
радиоактивностью.
Радиоактивность – это физическое явление которое характеризуется такими
процессами в атомном ядре, при которых изменяется его состав и испускается
ионизирующее излучение.
Радиоактивными элементами – называются такие элементы все изотопы которых
радиоактивны. К таким элементам относятся все естественные элементы с
атомным номером выше 83 (Bi).
Вредное воздействие радиоактивных элементов определяется ионизирующим
излучением, характер которого зависит от типа радиоактивного распада
данного изотопа. Классический опыт, позволяющий обнаружить сложный состав
радиоактивного излучения, состоит в следующем. Препарат радия помещается на
дно узкого канала в куске свинца. Против канала находится фотопластинка. На
выходящее из канала излучение действует сильное магнитное поле, линии
индукции которого перпендикулярны лучу. Вся установка размещается в
вакууме. Под действием магнитного поля пучок распадается на три пучка. Две
составляющие первичного потока отклоняются в противоположные стороны. Это
указывает на наличие у этих излучений электрических зарядов противоположных
знаков. При этом отрицательный компонент излучения отклоняется магнитным
полем гораздо сильнее, чем положительный. Третья составляющая не
отклоняется магнитным полем. Положительно заряженный компонент получил
название альфа-лучей, отрицательно заряженный – бетта-лучей и нейтральный –
гамма-лучей.
Типы и физические характеристики ионизирующих излучений
[pic] - Лучи или частицы (обозначают [pic], Не4; атомный вес 4,003; два
положительных заряда) – ядра атомов Не, состоящие из 2 протонов и 2
нейтронов. В момент вылета имеют скорость, равную 0,05 – 0,1 скорости
света, и энергию варьирущую у разных радиоактивных изотопов в интервале от
4 – 9 Мэв (мегаэлектронвольт т.е. 106эв). [pic]-частицы передают энергию
главным образом электронам вещества (взаимодействие с ядрами
незначительно). Это вызывает диссоциацию молекул или возбуждение и
ионизацию атомов и молекул. Вырванные [pic]-частицами электроны могут иметь
энергию, достаточную для вторичных ионизационных процессов (для возбуждения
других электронов). Их называют вторичными электронами или [pic]-лучами.
Плотность ионизации под воздействием [pic]-частиц очень велика. Она
возрастает по мере уменьшения энергии частицы и, следовательно, достигает
максимума к концу полета. В среднем на одном см. пути [pic]-частицы
вызывают в воздухе образование [pic] 3 * 104 пар ионов. Проникающая
способность [pic]-частиц невелика. Для их пробега R (в см.) в воздухе в
зависимости от энергии частицы Е (в Мэв) можно выразить следующей
формулой:[pic].
Пробег [pic] - частиц в других веществах можно определить, пользуюсь
формулами:
[pic] или по формуле [pic], откуда
[pic] - пробег [pic] - частиц в воздухе;
[pic] - плотность среды;
А и Z – массовое число и атомный номер элемента, поглощающего [pic]-Лучи.
Пробег в воздухе[pic]-частиц различных энергий колеблется в пределах 2,5 –
10 см. В биологических тканях 30 – 120 мкм, а в алюминии 16 – 65 мкм.
[pic] - Лучи или частицы (обозначают[pic]; атомный вес 5,486 * 10- 4; 1
отрицательный заряд) – поток электронов, имеющих всегда широкий спектр
энергий (от 0 до 3 Мэв). Максимальная энергия Емакс. [pic]-лучей отдельных
радиоактивных изотопов имеет определенную величину. Средняя энергия спектра
[pic]-частиц соответствует приблизительно [pic] (для разных изотопов
колеблется в пределах 0,25 – 0,45 Емакс.). Проникающая способность [pic]-
лучей примерно в 100 – 200 раз больше, чем у [pic]-частиц с такой же
энегрией. Плотность ионизации на пути основного пробега [pic]-лучей
значительно меньше, чем на пути [pic]-частиц. Прирост ионизации к концу
пробега выражен во много раз слабее, чем у последних. Помимо взаимодействия
с орбитальными электронами некоторые [pic]-частицы изредка (но тем чаще,
чем больше их Емакс.) приходят в соприкосновение с атомным ядром.
Кинетическая энергия [pic]-частицы от соударения с ядром превращаются в
квант мягкого [pic]-излучения. Длинна пробега зависит от Емакс. [pic]-лучей
и для них можно записать ряд формул:
[pic] (при 0,03 Мэв < Емакс. < 0,15 Мэв)
[pic] (при 0,15 Мэв < Емакс. < 0,8 Мэв.)
[pic] (при Емакс. > 0,8 Мэв)
где R – длинна пробега, выраженная в г/см2 (1г/см2 – столб вещества массой
в 1г. при сечении в 1см.).
Иногда используется общая приближенная формула:
R = 0,536 Емакс. – 0,165
Толщина поглощающего слоя равна:
[pic], где
d – Толщина слоя в см.
[pic] - плотность экранирующего вещества в г/см3
Позитроны (обозначают [pic]) – положительно заряженные [pic]-лучи, почти
мгновенно исчезающие путем взаимодействия с электронами и порождения
фотонов [pic]-лучей (реакция аннигиляции)
[pic] - Лучи – поток фотонов или электромагнитные колебания типа лучей
Рентгена, но с меньшей длинной волны (от нескольких [pic] и ниже) и
черезвычайно большой проникающей способностью. Поглощение энергии [pic]-
лучей веществом может осуществляется следующими путями:
1. Фотоэлектрическое поглощение, при котором энергия [pic]-фотона целиком
передается орбитальному электрону (этот механизм преобладает при
действии мягких [pic]-лучей на вещество с малым атомным весом).
2. Квантового рассеивания, рассматриваемого как упругое столкновение
(комптон-эффект), когда [pic]-фотон передает электрону только часть
своей энергии и преобразуется во вторичный фотон с меньшей энергией,
т.е. с большей длинной волны (комптон-эффект преобладает при больших
энергиях [pic]-лучей.)
3. Образование пар: позитрон – электрон, т.е. реакции, обратной
аннигиляции, происходящей при столкновении [pic]-фотонов большой
энергии с тяжелыми ядрами (например ядрами Pb).
При энергиях больше 0,1 Мэв удельная ионизация от [pic]-лучей примерно в
100 раз меньше, чем от [pic]-лучей с равной энергией. В отличае от [pic] и
[pic]-частиц, длинна пробега которых имеет конечную величину, [pic]-лучи
нигде полностью не поглощаются. Понижение интенсивности монохроматического
параллельного пучка [pic]-лучей при прохождении через вещество подчиняются
экспоненциальной зависимости [pic], где I и I0 – интенсивность пучка до и
после прохождения слоя поглотителя толщиной d (в см.), а [pic] (в см.-1) –
линейный коэффициент поглощения, характеризующий относительное понижение
интенсивности пучка при его прохождении через еденицу толщи данного
вещества.(Данная таблица «Линейные коэффициенты поглощения [pic]-лучей для
некоторых веществ» приведена в справочнике «Вредные вещества в
промышленности 2» издание пятое стереотипное, Издательство «Химия» Москва,
Ленинград 1965г.)
Отсюда следует, что толщина слоя понижающая интенсивность [pic]-лучей в 2
раза ([pic]), равна:[pic], а для К-кратного ослабления используется
формула[pic]. Помимо линейного коэффициента поглощения [pic] используется
также массовый [pic] (в см2 * г-1), атомный [pic] (в см2 * атом -1) и
электронный [pic] (в см * е-1) коэффициенты поглощения, откуда:
N – Число атомов расподающегося изотопа.
A и Z – Массовое число и атомный номер элемента поглощающего [pic]-лучи.
[pic] - Плотность среды поглотителя (экранирующего вещества).
Нейтроны – (обозначают n, атомный вес 1,009; заряда нет) обладают
сравнительно большой проникающей способностью. В свободном состоянии не
стабильны; подвергаясь [pic]-распаду, превращаются в протоны ([pic]) [[pic]
- период полураспада]. В зависимости от их энергии нейтроны подразделяются
на:
1. Тепловые (Е[pic] 0,025 эв.)
2. Медленные (Е < 100 эв.)
3. Промежуточной энергии (100 эв. < E < 20 кэв.)
4. Быстрые (20 кэв. < E < 20 Мэв.)
5. Сверхбыстрые (Е > 20 Мэв.)
Проникающая способность нейтронов сравнительно велика. Из-за отсутствия
заряда нейтроны проникают сквозь электронные облака вещества и
взаимодействуют с атомными ядрами. В процессе неупругого и упругого
столкновения нейтроны теряют энергию. При Е < 100 эв. Происходит захват
нейтронов ядрами, что может сопровождаться возникновением [pic] -лучей,
[pic]-частиц, протонов или расщепление
| |  скачать работу |
Другие рефераты
| 
