ВИПРОМІНЮВАННЯ – ІОНІЗУЮЧІ ВИПРОМІНЮВАННЯ
Іонізуючі випромінювання. Живі організми нашої планети постійно відчувають на собі вплив іонізуючого випромінювання. Це необхідний компонент проживання в біосфері. Випромінювання з дуже високою енергією, яке здатне вибивати електрони з атомів і приєднувати їх до інших атомів з утворенням пар позитивних і негативних іонів, називається іонізуючим випромінюванням. Такий здатністю не володіють світло і велика частина сонячного випромінювання.
Ізотопи елементів, які випускають радіоактивне випромінювання, називаються радіоактивними ізотопами, або радіонуклідами.
З трьох видів іонізуючого випромінювання, які мають важливе екологічне значення, два являють собою корпускулярне випромінювання (альфа-і бета – частинки), А третє – електромагнітне (гамма-випромінювання і близьке йому рентгенівське випромінювання). Корпускулярне випромінювання складається з потоку атомних або субатомних частинок, що передають свою енергію всьому, з чим вони стикаються. Альфа – випромінюваннямті – це ядра атомів гелію, які мають у порівнянні з іншими частками величезні розміри. Довжина пробігу їх у повітрі дорівнює кільком сантиметрам, їх зупиняє листок паперу або верхній роговий шар шкіри людини. При зупинці вони викликають сильну локальну іонізацію. Бета-випромінювання – це швидкі електрони. Вони набагато менше, і довжина їх пробігу в повітрі дорівнює кільком метрам, а в тканині – кільком сантиметрам. Свою енергію вони віддають протягом довшого сліду. Іонізуюче електромагнітне випромінювання подібно зі світловим, відрізняючись більш короткою довжиною хвилі, воно проходить в повітрі великі відстані і легко проникає в речовину, вивільняючи свою енергію протягом довгого сліду, так звана розсіяна іонізація. Гамма-випромінювання легко проникає в живі тканини, може пройти крізь організм, не надавши жодного впливу, або не може викликати іонізацію на великому відрізку свого шляху. Дія гамма-випромінювання залежить від розміру джерела і енергії, від відстані між організмами і джерелом випромінювання, оскільки інтенсивність випромінювання експоненціально зменшується з збільшенням відстані. Властивості альфа-, бета-і гамма-випромінювання схематично показані на рис.
Три типи іонізуючого випромінювання (за Ю. Одуму, 1986)
Примітка. Показана відносна проникаюча здатність і специфічний іонізуючий ефект
Отже, в послідовності альфа-, бета-і гамма-випромінювання проникність зростає, а щільність іонізації і локальне пошкодження зменшуються. Радіоактивні речовини, що випускають альфа-і бета-випромінювання, нерідко називають «внутрішніми випромінювачами», як володіють найбільшим ефектом, будучи поглинені, заглочени або опинилися якимось чином поблизу або усередині живої тканини. До «зовнішнім випромінювачам» відносять радіоактивні речовини, що випускають переважно гамма-випромінювання. Це проникаюче випромінювання, що надає дію, коли його джерело знаходиться поза організмом.
Інші типи випромінення також становлять певний інтерес. Так, нейтрони – це великі незаряджені частки, самі по собі не викликають іонізацію, але, вибиваючи атоми зі стабільних станів, вони створюють наведену радіоактивність в нерадіоактивних матеріалах або тканинах, крізь яку проходять. При однаковій кількості поглиненої енергії «швидкі нейтрони» викликають в 10, а «повільні» – в 5 разів більші поразки, ніж гамма – випромінювання. Нейтронне випромінювання виявляється поблизу атомних реакторів і в місцях ядерних вибухів, але воно відіграє основну роль при утворенні радіоактивних речовин, які надалі широко поширюються в природі.
Рентгенівське випромінювання являє собою електромагнітне випромінювання, дуже близьке гамма-випромінювання. Воно обумовлене вибиванням електронів із зовнішніх електронних оболонок, що не випускається радіоактивними речовинами, розсіяними у навколишньому середовищі.
Природне іонізуюче випромінювання складається з трьох складових: космічна радіація (протони, альфа-частинки, гамма-промені), випромінювання радіоактивних речовин, присутніх в гірських породах, грунті, і випромінювання радіоактивних речовин, що потрапляють в організм з повітрям, їжею і водою.
Іонізуюче випромінювання в навколишньому середовищі значно підвищилося в результаті використання людиною атомної енергії (атомна зброя, атомні електростанції), рис. 4.30.
Примітка. Показана відносна проникаюча здатність і специфічний іонізуючий ефект
Отже, в послідовності альфа-, бета-і гамма-випромінювання проникність зростає, а щільність іонізації і локальне пошкодження зменшуються. Радіоактивні речовини, що випускають альфа-і бета-випромінювання, нерідко називають «внутрішніми випромінювачами», як володіють найбільшим ефектом, будучи поглинені, заглочени або опинилися якимось чином поблизу або усередині живої тканини. До «зовнішнім випромінювачам» відносять радіоактивні речовини, що випускають переважно гамма-випромінювання. Це проникаюче випромінювання, що надає дію, коли його джерело знаходиться поза організмом.
Інші типи випромінення також становлять певний інтерес. Так, нейтрони – це великі незаряджені частки, самі по собі не викликають іонізацію, але, вибиваючи атоми зі стабільних станів, вони створюють наведену радіоактивність в нерадіоактивних матеріалах або тканинах, крізь яку проходять. При однаковій кількості поглиненої енергії «швидкі нейтрони» викликають в 10, а «повільні» – в 5 разів більші поразки, ніж гамма – випромінювання. Нейтронне випромінювання виявляється поблизу атомних реакторів і в місцях ядерних вибухів, але воно відіграє основну роль при утворенні радіоактивних речовин, які надалі широко поширюються в природі.
Рентгенівське випромінювання являє собою електромагнітне випромінювання, дуже близьке гамма-випромінювання. Воно обумовлене вибиванням електронів із зовнішніх електронних оболонок, що не випускається радіоактивними речовинами, розсіяними у навколишньому середовищі.
Природне іонізуюче випромінювання складається з трьох складових: космічна радіація (протони, альфа-частинки, гамма-промені), випромінювання радіоактивних речовин, присутніх в гірських породах, грунті, і випромінювання радіоактивних речовин, що потрапляють в організм з повітрям, їжею і водою.
Іонізуюче випромінювання в навколишньому середовищі значно підвищилося в результаті використання людиною атомної енергії (атомна зброя, атомні електростанції), рис. 4.30.
випромінювання атомної, водневої бомби в кюрі
Випромінювання в епіцентрі вибуху атомної та водневої бомб
Так, при випробуванні атомної зброї в атмосферу вносяться радіонукліди, які в подальшому випадають всюди у вигляді радіоактивних опадів. Близько 10% енергії ядерної зброї являють собою залишкову радіацію (Ю. Одум, 1986).
Атомні електростанції: отримання палива для їх роботи, транспортування та захоронення радіоактивних відходів і нарешті аварії – найнебезпечніші джерела забруднення природного середовища. Наприклад, після аварії 26 квітня 1986 р. на Чорнобильській АЕС дані ізотопного аналізу перших проб повітря, води і грунту, відібраних 26 квітня – 1 травня, показали, що близько 30% загальної активності припадало на частку йоду-131. Крім йоду-131 в пробах були виявлені ізотопи барію і лантану-140, цезію-137 і -134, рутенію-103, цирконію-95, телуру-132, церію-141 і нептуния-239, а в зоні відселення, в найближчій зоні від об'єкта аварії – ізотопи стронцію-90 і плутонію-239, -240.
Характеризуючи ступінь зараження місцевості, рівні радіації, дози опромінення, застосовують термін радіоактивність, запропонований в 1898 р. Марією Склодовської-Кюрі. Радіоактивність можна виміряти в різних одиницях – в беккерелях, кюрі, рентгенах, Резерфорд, греях, зивертах і т. д., & потужність випромінювання – в цих же одиницях, віднесених до одиниці часу (секунді, годині, добі, тижня, місяця, року ). Основною одиницею радіоактивності служить кюрі (КІ). 1 Кюрі – активність такої кількості радіоактивної речовини, в якому відбувається 3,7?? 1010 розпадів атомів в секунду, тобто відбувається 2,2?
Так, при випробуванні атомної зброї в атмосферу вносяться радіонукліди, які в подальшому випадають всюди у вигляді радіоактивних опадів. Близько 10% енергії ядерної зброї являють собою залишкову радіацію (Ю. Одум, 1986).
Атомні електростанції: отримання палива для їх роботи, транспортування та захоронення радіоактивних відходів і нарешті аварії – найнебезпечніші джерела забруднення природного середовища. Наприклад, після аварії 26 квітня 1986 р. на Чорнобильській АЕС дані ізотопного аналізу перших проб повітря, води і грунту, відібраних 26 квітня – 1 травня, показали, що близько 30% загальної активності припадало на частку йоду-131. Крім йоду-131 в пробах були виявлені ізотопи барію і лантану-140, цезію-137 і -134, рутенію-103, цирконію-95, телуру-132, церію-141 і нептуния-239, а в зоні відселення, в найближчій зоні від об'єкта аварії – ізотопи стронцію-90 і плутонію-239, -240.
Характеризуючи ступінь зараження місцевості, рівні радіації, дози опромінення, застосовують термін радіоактивність, запропонований в 1898 р. Марією Склодовської-Кюрі. Радіоактивність можна виміряти в різних одиницях – в беккерелях, кюрі, рентгенах, Резерфорд, греях, зивертах і т. д., & потужність випромінювання – в цих же одиницях, віднесених до одиниці часу (секунді, годині, добі, тижня, місяця, року ). Основною одиницею радіоактивності служить кюрі (КІ). 1 Кюрі – активність такої кількості радіоактивної речовини, в якому відбувається 3,7?? 1010 розпадів атомів в секунду, тобто відбувається 2,2?
1 рентген – доза рентгенівських (або гамма-) променів, при якій в 1 см3 повітря утворюється 2,08? 109 пар іонів (або в 1 г повітря – 1,61? 1012 пар іонів). На практиці зручні дози в 1000 разів менше одиниці – мілірентген (мР) або міллірад (мрад) для вимірювання тих рівнів випромінювання, які часто реєструються в навколишньому середовищі.
Доза випромінювання, отримана в одиницю часу, називається потужністю дози. Наприклад, якщо організм отримує 10 мР на годину, то сумарна доза за +24 год складає 240 мР, або 0,240 Р.
Космічне і іонізуюче випромінювання, що випускаються природними радіоактивними речовинами, що містяться у воді та грунті, утворюють так зване фонове випромінювання, до якого адаптована нині існуюча біота. Ряд вчених вважає, що потік генів у біоті підтримується через наявність цього фонового випромінювання. У різних частинах біосфери природний фон розрізняється в 3-4 рази.
Найбільша його інтенсивність спостерігається набольших висотах в горах, утворених гранітними породами, а найменша – близько поверхні моря і в його поверхневих шарах. Інтенсивність космічного випромінювання підвищується із збільшенням висоти місцевості над рівнем моря, а гранітні скелі містять більше зустрічаються в природі радіонуклідів, ніж осадові породи. Сумарна доза, створювана природним випромінюванням, досить сильно варіюється в різних районах Землі.
Крім природного радіоактивного фону, є ще поняття техногенно-посиленого радіаційного фону, тобто посиленого в результаті діяльності людини. З чого він складається? Природний фон дає приблизно одну третину так званої популяційної дози загального тла або середньої дози іонізуючого випромінювання, що припадає на кожного жителя. Ще третина людина отримує при медичних діагностичних процедурах: рентгенівських знімках, флюорографії, просвічування і т. д.
Іншу її частину дає перебування людини в сучасних будівлях. У цеглі і бетоні присутні, хоча і в малих кількостях, такі радіоактивні елементи, як уран, торій, радій і ін Внесок у техногенно-посилений фон вносять і викиди із сучасних теплових станцій, котелень, що працюють на вугіллі, так як вугілля також містить розсіяні радіоактивні елементи. При польотах на літаках людина також отримує невеличку дозу іонізуючого випромінювання. На висоті 12 000 м, де проходять траси сучасних літаків, природний фон посилюється в 1,5-2 рази. Загалом в країні техногенний фон коливається від 200 до 400 мР / рік.
Будь-яка зміна в опромінюваним об'єкті, спричинене іонізуючим випромінюванням, називається радіаційно-індукованим ефектом.
Іонізуюче опромінення надає на більш високорозвинені і складні організми більш згубний або шкідливу дію. Людина відрізняється особливою чутливістю. У вищих рослин чутливість до іонізуючого випромінювання, за даними експериментів, прямо пропорційна розміру клітинного ядра (точніше – обсягом хромосом або вмістом ДНК).
У вищих тварин не виявлено такої прямої залежності між чутливістю і будовою клітин. Для них важливіше значення має чутливість окремих систем органів. Наприклад, ссавці чутливі до низьких доз внаслідок легкої пошкоджуваності опроміненням швидко делящейся тканини кісткового мозку. Низькі рівні хронічно чинного іонізуючого випромінювання можуть викликати в кістках та інших чутливих тканинах пухлинний ріст навіть через кілька або багато років після опромінення.
У 50-70-х рр.. XX в. широко проводилося вивчення впливу гамма-випромінювання, як правило кобальту-60 і цезію-13 7 с активністю 10000 КІ і вище, на спільноти та екосистеми. Поблизу від цих потужних джерел не виживають жоден вищий рослина або тварина. Уповільнення росту рослин і зменшення видової різноманітності тварин відзначалося і при таких низьких рівнях як 2-5 радий на добу. Радіонукліди, потрапляючи в навколишнє середовище, розсіюються, розбавляються і можуть різними способами накопичуватися в живих організмах при русі по харчового ланцюга. Ці явища називають «біологічним накопиченням». Радіоактивні речовини мають здатність накопичуватися у воді, грунті, опадах або в повітрі, якщо швидкість їх надходження перевищує швидкість природного радіоактивного розпаду. І часто невелике, здавалося б, невинне кількість радіоактивних речовин може стати надалі смертельно небезпечним.
Немає коментарів:
Дописати коментар