Загрязнение и здоровье окружающей среды
образом, в последовательности:
альфа-, бета- и гамма-излучение, проницаемость возрастает, а плотность
ионизации и локальное повреждение уменьшаются. Поэтому биологи нередко
называют радиоактивные вещества, испускающие альфа- и бета-частицы,
«внутренними излучателями», так как они обладают наибольшим эффектом,
будучи поглощены, заглочены или оказавшись
Фиг. 222. Сравнение трех типов ионизирующего излучения, представляющих
наибольший экологический интерес.
Показана относительная проникающая способность и специфический
ионизационный эффект. Это чисто качественная схема, совершенно не
отражающая количественных соотношений. А. Источник излучения снаружи. Б.
Источник излучения внутри.
[pic]
каким-то иным способом внутри или вблизи живой ткани. Радиоактивные
вещества, испускающие преимущественно гамма-лучи, относят к «внешним
излучателям», так как это проникающее излучение, которое может оказывать
действие, когда ее источник находится вне организма. Некоторые другие типы
излучения также представляют хотя бы косвенный интерес для эколога.
Нейтроны — это крупные незаряженные частицы, которые сами по себе не
вызывают ионизации, но, выбивая атомы из их стабильных состояний, создают
наведенную радиоактивность в нерадиоактивных материалах или тканях, сквозь
которые они проходят. При равном количестве поглощенной энергии «быстрые»
нейтроны вызывают в 10, а «медленные» — в 5 раз большие поражения, чем
гамма-лучи. С нейтронным излучением можно встретиться вблизи реакторов и в
местах ядерных взрывов, но, как указано выше, они играют главную роль при
образовании радиоактивных веществ, которые затем широко распространяются в
природе. Рентгеновские лучи представляют собой электромагнитное излучение,
очень близкое гамма-лучам, но образующееся на внешних электронных
оболочках, а не в ядре атома и не испускаемое радиоактивными веществами,
рассеянными в окружающей среде. Так как действие рентгеновских и гамма-
лучей одинаково и так как рентгеновские лучи легко получать на специальной
установке, их удобно применять при экспериментальном изучении особей,
популяций и даже небольших экосистем. Космические лучи — это излучение,
приходящее к нам из космического пространства и состоящее из корпускулярной
и электромагнитной компонент. Интенсивность космических лучей в биосфере
мала, однако они представляют собой основную опасность при космическом
путешествии. Космические лучи и ионизирующее излучение, испускаемое
природными радиоактивными веществами, содержащимися в воде и почве,
образуют так называемое! фоновое излучение, к которому адаптирована ныне
существующая биота. Возможно, что поток генов в биоте поддерживается
благодаря наличию этого фонового излучения. В разных частях биосферы
естественный фон различается в три-четыре раза. В этой главе мы
сосредоточим внимание главным образом на искусственной радиоактивности,
которая добавляется к фону.
Единицы измерений
Для изучения радиационных явлений необходимы два типа измерений: I)
измерение количества радиоактивного вещества по числу происходящих
распадов; 2) измерение дозы излучения в терминах поглощенной энергии,
которая может вызвать ионизацию и повреждения.
Основной единицей активности служит кюри (Ки), определяемое как такое
количество радиоактивного изотопа, в котором каждую секунду распадается 3,7-
1010 атомов, т. е. происходит 2,2-1012 актов распада в минуту. Реальный вес
вещества, соответствующего одному кюри, очень различен у долгоживущих, т.
е. медленно распадающихся, и у коротко-живущих, т. е. быстро распадающихся,
изотопов. Например, для радия 1 Ки соответствует 1 г, а для только что
образовавшегося радиоактивного натрия — гораздо меньшее количество, около
10~7 г! С биологической точки зрения 1 Ки — активность довольно высокая, и
поэтому на практике широко пользуются более мелкими единицами: милликюри
(мКи) = 10~3 Ки; микрокюри (мкКи) = 10~6 Ки; нанокюри (нКи) = = 10~9 Ки;
пикокюри (пКи) = 1012 Ки. Возможный диапазон активностей так велик, что
следует быть очень внимательным к запятым в десятичных дробях. Активность,
выраженная в кюри, показывает, сколько альфа- или бета-частиц или гамма-
лучей испускает источник радиоактивности, но это ничего не говорит о
действии, которое они производят на организмы, попавшие «под обстрел».
Другой важный аспект излучения — его доза — измеряется в разных шкалах.
Наиболее удобной единицей для всех типов излучения служит рад. Один рад —
это такая доза излучения, при которой на 1 г ткани поглощается 100 эрг
энергии. Более старую единицу дозы — рентген (Р) — строго говоря, можно
использовать только для гамма- и рентгеновских лучей. Однако, пока речь
идет о воздействии на живые организмы, рад и рентген — почти одно и то же.
В 1000 раз меньшие единицы, а именно миллирентген (мР) или миллирад (мрад),
удобны для измерения тех уровней излучения, которые часто регистрируются в
окружающей среде. Важно подчеркнуть, что рентген или рад — это единицы
суммарной дозы. Доза излучения, полученная в единицу времени, называется
интенсивностью дозы. Так, если организм получает 10 мР в час, то суммарная
доза за 24 ч составит 240 мР, или 0,240 Р. Как мы увидим, очень важное
значение имеет время, за которое организм получает данную дозу.
Приборы, используемые для измерения ионизирующего излучения, состоят из
двух основных частей: 1) детектора и 2) электронного счетчика. Для
измерения бета-частиц обычно используются газовые счетчики, такие, как
счетчик Гейгера, а для измерения гамма- и других типов излучения широко
применяют твердые или жидкостные сцинтиляционные счетчики (они содержат
вещества, которые превращают невидимое излучение в видимое излучение,
регистрируемое фотоэлектрической системой).
Радиоактивные изотопы, имеющие важное значение в экологии
Каждому химическому элементу соответствуют разные типы атомов, все они
имеют несколько различное строение, некоторые из них радиоактивны, другие —
нет. Эти варианты элементов называются изотопами. Например, существует
несколько изотопов кислорода, несколько изотопов углерода и т. д.
Радиоактивные изотопы нестабильны и при распаде превращаются в другие
изотопы, испуская при этом излучение. Каждый радиоактивный изотоп
характеризуется определенным числом— атомным 'весом и распадается с
определенной скоростью. Эту скорость принято называть периодом полураспада.
Некоторые радиоактивные изотопы, имеющие важное значение для экологии,
перечислены в табл. 59. Можно видеть, что 45Са — это радиоактивный изотоп
кальция; его атомный вес равен 45 и каждые 160 дней он теряет половину
своей радиоактивности. Период полураспада — величина, постоянная для
данного изотопа (т. е. внешние факторы не влияют' на скорость разрушения);
для разных радиоактивных изотопов величина его варьирует от нескольких
секунд до многих лет. В общем крайне «короткоживущие» радионуклиды не
представляют интереса для экологии.
Проникающая сила излучения зависит от его энергии. Большинство важных для
экологии радиоактивных изотопов обладают энергиями от 0,1 до 5 Мэв
(миллионов электронвольт). В табл. 59 указаны относительные энергии каждого
изотопа (точные оценки можно найти в стандартных справочниках). Чем выше
энергия, тем больше — в пределах данного типа излучения — потенциальный
ущерб для биологического материала. Но, с другой стороны, изотопы с высокой
энергией легче обнаруживаются в очень небольших количествах; поэтому они
более удобны в качестве «меток», или индикаторов. Например, гамма-
излучатели высокой энергии, такие, как кобальт-60, цезий-134, скандий-46
или тантал-182, служат .полезными «метками», с помощью которых можно
следить снаружи за передвижениями под корой деревьев или в почве.
ТАБЛИЦА 59 Экологически важные радионуклиды. Группа А. Естественные
изотопы, участвующие в создании фонового излучения
| Период |Излучение |
|полураспада Изотопы | |
| | |
|Уран-235 (236U) 7-108|
|лет Альфа*** Гамма* |
|Уран-238(2звЦ) |
|4.5.109 » » |
|Радий-226(^Ra) |» |
|1620 » |» |
|Торий-232(232тп) |
|1,4-1010 > » |
|Калнй-40(4°К) |
|1,3.10» » Бета*** Гамма*** |
|Углерод-14 (см. группу Б) | |
|Группа Б. Изотопы элементов, которые являются |
|существенными компонентами организмов |
|Кальций-45(45Са) |Бета** |
|160 дней | |
|Углерод-14(14С) |
|5568 лет Бета* |
|Кобальт-60(60Со) |Бета** Гамма***|
|5,27 > | |
|Иод-131 (13Ч)
| |  скачать работу |
Загрязнение и здоровье окружающей среды |
