Сельскохозяйственная радиобиология (стр. 4 )

Под радиационным фоном понимают именно мощность экспозиционной дозы ионизирующих излучений в воздухе, уровень его для средней полосы России составляет 4-40 мкР/ч (микрорентген в час).

1.7. Закон радиоактивного распада

Количество любого радиоактивного изотопа со временем уменьшается вследствие радиоактивного распада (превращения ядер). Для каждого радиоактивного изотопа средняя скорость распада его атомов постоянна. Постоянная радиоактивного распада – l для определенного изотопа показывает, какая доля ядер распадается в единицу времени. Размерность постоянной распада выражают в обратных единицах времени: с-1, мин-1, ч-1 и т. д., чтобы показать, что количество радиоактивных ядер убывает. Основной закон радиоактивного распада устанавливает, что за единицу времени распадается всегда одна и та же доля имеющихся в наличии ядер. Математически этот закон выражается уравнением:

Nt = N0 ´ е-lt,

где Nt – количество радиоактивных ядер, оставшихся по прошествии времени t;

N0 – исходное количество радиоактивных ядер в момент времени t = 0;

e – основание натуральных логарифмов (е = 2,72);

l – постоянная радиоактивного распада;

t – промежуток времени, равный t-t0.

Для характеристики скорости распада РВ в практике пользуются периодом полураспада.

Период полураспада Т – это время, в течение которого распадается половина исходного количества радиоактивных ядер.

Между постоянной распада и периодом полураспада имеется обратная зависимость, что выражается уравнениями:

l = 0,693/T, T = 0,693/l .

Исходя из данных уравнений, закон радиоактивного распада будет иметь следующий вид в математическом выражении:

Nt = N0 ´ e-0,693 t/T.

Таким образом, число ядер РВ уменьшается со временем по экспоненциальному закону и графически выражается экспоненциальной кривой. Из закона радиоактивного распада выведено важное правило: каждое десятикратное снижение активности осколков и мощности дозы гамма-излучения происходит в результате увеличения их возраста в 7 раз.

Раздел 2

ИСТОЧНИКИ ИОНИЗИРуЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ
И ЗАГРЯЗНЕНИЙ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ РАДИОАКТИВНЫМИ ВЕЩЕСТВАМИ

2.1. Классификация источников ИИ. Природный
радиационный фон

Все живые существа на Земле постоянно подвергаются воздействию ионизирующей радиации путем внешнего и внутреннего облучения за счет естественных и искусственных источников ионизирующих излучений, которые образуют радиационный фон.

Естественные источники ИИ – это есть совокупность
космического излучения, излучения от естественных радионуклидов, рассеянных в атмосфере, литосфере, гидросфере
и находящихся в составе биологических организмов: все эти излучения образуют природный радиационный фон (ПРФ) или естественный радиационный фон (ЕРФ), средняя эффективная доза которого составляет 2000 мкЗв в год на человека.

Искусственные источники ИИ – это совокупность ИИ и РВ, образующихся в результате ядерных взрывов, деятельности атомных электростанций, извлечения полезных ископаемых из недр Земли, применения ИИ и РВ в медицине, науке, в других отраслях хозяйственной деятельности человека. Совокупность этих источников составляет искусственный радиационный фон – ИРФ, который в настоящее время в целом по земному шар добавляет к ЕРФ лишь 1-3 %.

2.2. Естественные источники ИИ

Космическое излучение – это ионизирующее излучение, непрерывно падающее на поверхность Земли из космического пространства (первичное космическое излучение) и образующееся в земной атмосфере в результате взаимодействия первичного космического излучения с атомами воздуха – вторичное космическое излучение.

Первичное космическое излучение состоит из: протонов – 92 %, альфа-частиц – 7 %, ядер атомов лития, бериллия, углерода, азота и кислорода и др. При резком увеличении солнечной активности возможно нарастание космического излучения на 4-100 %. Лишь немногие первичные космические лучи достигают поверхности Земли, так как они взаимодействуют с атомами воздуха, рождая потоки частиц вторичного космического излучения.

Вторичное космическое излучение – состоит из электронов, нейтронов, мезонов и фотонов; максимум его интенсивности находится на высоте 20-30 км, на уровне моря интенсивность излучения составляет около 0,05 % от первоначального.

Люди, живущие на уровне моря, получают в среднем из-за космических лучей эффективную эквивалентную дозу около 300 мкЗв в год; для людей, живущих выше 2000 м над уровнем моря, эта величина в несколько раз больше. Еще более интенсивному облучению подвергаются экипажи и пассажиры самолетов: при подъеме с высоты 4000 м до 12000 м уровень облучения за счет космических лучей возрастает примерно в 25 раз и продолжает расти при дальнейшем увеличении высоты до 20000 км и выше (высота полета сверхзвуковых реактивных самолетов. При перелете из Нью-Йорка в Париж пассажир получает дозу около 50 мкЗв).

Природные радиоактивные вещества. Они представлены 3 группами радиоактивных веществ: первую группу составляют естественные радиоактивные семейства 238U, 232Th, 235U
и их дочерние продукты распада; вторую группу образуют малораспространенные изотопы, не относящиеся к первой группе, – 40К, 48Ca, 87Rb, лантаноиды и др., третья группа представлена радиоактивными изотопами – 14C, 3H, 7Be, 10Be, образующимися под действием космических лучей из атмосферного воздуха. Все эти радиоактивные вещества рассеянны в атмосфере, гидросфере, почве и в биологических организмах.

Наиболее распространенными радиоактивными изотопами земной коры являются 87Rb, 40К, уран, торий, радий и их дочерние продукты распада, особенно радиоактивные газы: радон-220, радон-222, актинон-219.

Таблица 2

Концентрация некоторых радионуклидов и мощности
поглощенных доз в почвах различных типов

Типы почв	Концентрация, пКи/г	Мощность погл. дозы, мкрад/ч
40K	238U	232Th
Серозем	18	0,85	1,3	7,4
Серо-коричневая	19	0,75	1,1	6,9
Каштановая	15	0,72	1,0	6,0
Чернозем	11	0,58	0,97	5,1
Серая лесная	10	0,48	0,72	4,1
Дерново-подзолистая	8,1	0,41	0,60	3,4
Подзолистая	4,0	0,24	0,33	1,8
Торфянистая	2,4	0,17	0,17	1,1
Среднее	10	0,7	0,7	4,6
Пределы колебаний	3-20	0,3-1,4	0,2-1,3	1,4-9

Из них наибольшее биологическое значение имеют 87Rb, на втором месте по количеству занимает радиоизотоп 40К, но радиоактивность 40К в земной коре превышает радиоактивность суммы всех других естественных радиоактивных элементов за счет того, что распад 40К сопровождается жестким бета - и гамма-излучением, а 87Rb характеризуется мягким бета-излучением
и имеет длительный период полураспада.

Радионуклид 40К широко рассеян в почве и прочно удерживается глинами, содержится в растениях, особенно в бобовых – горохе, бобах, фасоли, сое, люцерне, клевере и др. Концентрация радионуклидов урана и тория в десятки и сотни, а радия
в миллионы раз меньше по сравнению с содержанием радиоактивного калия.

Радиоактивность воде придают, в основном, уран, торий, радий, образующие растворимые комплексные соединения, которые вымываются почвенными водами, а также газообразные продукты их ядерных превращений – радон, торон и др.

Радиоактивность атмосферы обусловлена наличием в ней радиоактивных веществ в газообразном состоянии – радон, торон, 14C, тритий и др. Суммарная радиоактивность атмосферного воздуха колеблется в широких пределах – от 2 ´ 10-14 до 4,4 ´ 10-13 Ки/л.

Наиболее весомыми из всех естественных источников радиации является невидимый, не имеющий запаха и вкуса тяжелый (в 7,5 раза тяжелее воздуха) газ радон, который вместе с другими дочерними продуктами распада ответственен за 75 % годовой индивидуальной эффективной эквивалентной дозы, получаемой населением от земных источников радиации и за 50 % дозы от всех естественных источников радиации. Радон в виде 222Rn и 220Rn выделяется из земной коры повсеместно, но основную дозу человек получает, находясь в закрытом, непроветриваемом помещении (уровень радиации выше в 8 раз, чем
в наружном воздухе) за счет следующих источников:

–  поступление из почвы, фундамента, перекрытия; высвобождение из строительных материалов жилых помещений
составляет 60 кБк/сут.,

–  из наружного воздуха проникает 10 кБк/сут.,

–  высвобождается из воды, используемой в бытовых целях – 4 кБк/сут.,

–  выделяется из природного газа при его сгорании – 3 кБк/сут.

Больших концентраций радон достигает в помещениях, если дом стоит на грунте с повышенным содержанием радионуклидов, или если при его строительстве использованы материалы
с повышенной радиоактивностью.

В качестве других источников земной радиации следует назвать каменный уголь, фосфаты и фосфорные удобрения, водоемы и др.

В целом естественные источники ИИ ответственны примерно за 90 % годовой эффективной эквивалентной дозы облучения, из которой на долю земных источников приходится 5/6 частей (в основном за счет внутреннего облучения), на долю космических источников – 1/6 часть (в основном путем внешнего облучения).

Таблица 3

Средняя удельная радиоактивность строительных материалов