Экология в системе естественных наук и ее структура

3. «Экономическая  и социальная география. Справочные  материалы.»            В.П.Дронов, В.П.Максаковский, В.Я.Ром  «Просвещение», Москва, 1994 

4. Энциклопедия  для детей «География» «Аванта  +», Москва, 1994 

5. В.В. Плотников, "На перекрестках ЭКОЛОГИИ", Москва "Мысль" 1985г. 

6. «Экология,  окружающая среда и человек»  Ю.В.Новиков 

Издательско-торговый дом «Гранд», Москва, 1998 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Источники природной  радиоактивности 

Природная радиоактивность  обусловлена радиоактивными изотопами естественного происхождения, присутствующими во всех оболочках земли — литосфере, гидросфере, атмосфере и биосфере. Сохранившиеся на нашей планете радиоактивные элементы условно могут быть разделены на три группы. 

1. Радиоактивные  изотопы, входящие в состав  радиоактивных семейств, родоначальниками  которых являются уран (U238), торий (Th232) и актиний–уран

(AcU235). 

2. Генетически  не связанные с ними радиоактивные  элементы: калий

(К40), кальций  (Ca48), рубидий (Rb87) и др. 

3. Радиоактивные  изотопы, непрерывно возникающие  на земле в результате ядерных  реакций, под воздействием космических  лучей. Наиболее важные из них

— углерод (С14) и  тритий (Н3). 

Естественные  радиоактивные вещества широко распространены во внешней среде. Это в основном долгоживущие изотопы с периодом полураспада 108–1016 лет. В процессе распада они испускают (- и (-частицы, а также (-лучи. 

Главным источником поступающих во внешнюю среду  естественных радиоактивных веществ, к настоящему времени широко распространенных во всех оболочках земли, являются горные породы, происхождение которых неразрывно связано с включением в их состав всех радиоактивных элементов, возникших в период формирования и развития планеты. Благодаря деструктивным процессам метеорологического, гидрологического, геохимического и вулканического характера, происходящих непрерывно, радиоактивные вещества подверглись широкому рассеиванию. 

Естественная  радиоактивность растений и пищевых  продуктов обусловлена поглощением  ими радиоактивных веществ из окружающей среды. Из естественных радиоактивных веществ наибольшую удельную активность в растениях составляет

К40, особенно в  бобовых растениях. Многие наземные растения, особенно водоросли, обладают способностью концентрировать в  своих тканях радий из почв и воды, некоторые накапливают уран. Анализы различных продуктов питания показали, что радий постоянно присутствует в хлебе, овощах, мясе, рыбе и других продуктах питания. 

Сельскохозяйственные  животные за свою жизнь поедают растительные корма с больших площадей. Вместе с кормом в их организм поступают радиоактивные продукты деления, которые в небольших количествах не приводят к регистрируемым поражениям организма. В животных организмах К40 обычно содержится меньше, чем в растениях. U238, Th232 и С14 по сравнению с К40 встречаются в биологических объектах в очень незначительных концентрациях. 

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 радионуклидов 

в 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 (Т1/2=12,34 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,

Т1/2=5730 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 Т1/2=1,28(109 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 (Т1/2=4,5(109 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 (Т1/2=1,41(1010 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 Бк/кг, и сжигание ископаемого органического топлива. 

Радий. Природный  радий имеет 4 основных радиоизотопа. Главный из них

Ra226 (Т1/2=1622 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 Т1/2=138,4 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 Т1/2=19,4 года, (-излучатель. 

Радон. Радиологический  интерес представляют два радиоизотопа Rn: прежде всего Rn222 и несколько меньше Rn220. Rn222 — газообразный дочерний продукт Ra226 (Т1/2=3,825 суток, (-излучатель), Rn220 — продукт распада

Ra224 из семейства Th232 (Т1/2=54,5 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

(Т1/2=28,1 года, (-излучатель), и Sr89, более короткоживущий радионуклид

(Т1/2=50,5 суток, (-излучатель). 

Цезий. Природный  цезий представлен одним стабильным изотопом Cs133, содержание которого в земной коре равно 6,5(10-4 %. 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 (Т1/2=30,17 года, (- и (-излучатель). 

Йод. Природный  йод представлен одним стабильным изотопом I127. Среди радиоизотопов йода наиболее радиологическими значимыми являются I129

(Т1/2=1,57(107 лет, (-излучатель) и I131 (Т1/2=8,04 суток, (-излучатель). 

Метаболизм радионуклидов  в организме сельскохозяйственных животных 

Поступление радионуклидов  с кормом — основной источник радионуклидов  для сельскохозяйственных животных, тогда как другие пути перехода радиоактивных  веществ играют, как правило, незначительную роль. Попавшие в организм животных радионуклиды вступают в процессы метаболизма, включающие всасывание, передвижение по отдельным органам и тканям, депонирование и выведение. От интенсивности этих процессов зависит, в конечном счете, накопление радионуклидов в продукции животноводства. 

Скорость и  место всасывания радионуклидов  в ЖКТ можно определить путем  учета времени, в течение которого после приема содержащих радиоактивные  вещества кормов или воды в крови  наблюдается максимальная концентрация радионуклидов. Это время варьируется в широких пределах. Так, у жвачных

F18, Na22, Mo99 и I131, для которых отмечается максимальная концентрация в крови в течение 2–8 ч после потребления корма, всасываются в основном в верхней части ЖКТ (по-видимому, в рубце). У H3, Ca45, Sr90, Te132, Cs137 и

W185 пики концентрации в крови регистрируются в более отдаленные сроки — спустя 12–60 ч после орального поступления, эти радионуклиды всасываются главным образом в средней части ЖКТ — в тонком кишечнике. 

У свиней основным методом поступления из ЖКТ в  кровь I131 является желудок, а у крупного рогатого скота, овец и коз — рубец, книжка и тонкий кишечник. При этом у жвачных животных скорость резорбции радионуклидов из