Файл: Перцов Л.А. Ионизирующие излучения биосферы.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 11.04.2024

Просмотров: 123

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Из высших растений наиболее богаты калием Свекла, кйртофель, табак, подсолнечник и некоторые другие. В раститель­ ном мире калий играет большую роль В углеводном и белковом обмене. В связи с этим растения, богатые белком, как правило, имеют повышенное содержание калия. У животных калий так­ же оказывает значительное влияние на обмен веществ. ОН воз­ буждает парасимпатический отдел вегетативной нервной систе­ мы, Принимает участие в регулирований функций ферментов, является стимулятором активности карбоангидразы. Кроме того, известно, что Процесс фОсфОрилирования пировиноградной ки­ слоты Протекает только в присутствии калия. Обнаружено, Что недостаточное содержание калия в продуктах питания приводит к резкому замедлению роста молодого организма.

Особенно богаты калием животные ткани, характеризующие­ ся активными физиологическими функциями. К числу таких тка­ ней относятся: скелетная мышца, мышца сердца, паренхима пе­ чени, селезенка и т. п. При этом установлено, что основное коли­ чество калия концентрируется главным образом в клеточных элементах, а не в межтканевой жидкости. Основным депо калия в теле млекопитающих является мышечная ткань. Концентрация калия в мышцах человека достигает 500 мг%.

Установлено, что в зависимости от функционального состоя­ ния организма поглощение мышцами калия протекает по-раз­ ному. Наиболее интенсивно мышцы усваивают калий в период своей активной деятельности. Мышцы, находящиеся в состоянии покоя, поглощают калий в меньших количествах и легко отдают его в кровь [19]. При ослаблении сократительной функции серд­ ца концентрация калия в миокарде убывает. Уменьшается со­ держание калия и в утомленной мышце. Полагают, что присут­ ствие калия в органе, выполняющем физическую работу, обу­ словлено его участием в энергетическом обеспечении деятельно­ сти мышц [20]. От содержания калия зависит и работа нервной клетки. Обнаружено, что в период возбуждения нервной клетки ионы калия ее покидают, создавая отрицательный заряд на по­ верхности клетки.

 

Калий выводится

из организма

преимущественно с

мочой

и в

меньшей

степени

с

калом и потом. Экспериментальным пу­

тем

найдено, что с мочой выделяется калия из организма

при­

мерно в 10 раз больше, чем с калом.

 

 

 

Уровень

содержания

калия в тканях зависит также

и от

возраста организма. В тканях стареющего животного, с пониже­ нием интенсивности обменных процессов, наблюдается уменьше­ ние содержания калия.

Аналогичные данные были получены при изучении содержа­ ния калия в растениях. Оказалось, что стареющие части рас­ тений по содержанию калия заметно беднее, чем молодые, ра­ стущие. При этом выяснилось, что по мере развития растения в его тканях происходит постоянное перераспределение калия,


в силу чего калий из стареющих частей растения постепенно пе­

реходит

в молодые (почки, новые листья и т. п.).

Как

правило, 4 0 К является

основным

радиоизотопом, форми­

рующим

р-активность

тела

любого представителя флоры и

фауны.

 

 

 

 

Р у б и д и й . Тесная

биогеохимическая

связь рубидия с ка­

лием обусловлена близостью их кристаллохимических свойств, что и предопределяет их постоянное совместное нахождение [21]. Так как ионный радиус рубидия всего лишь на 12% боль­ ше, чем у калия, то он нередко замещает его в химических со­ единениях [22].

Содержание рубидия в некоторых горных породах колеблет­ ся в пределах 0,225—0,06% [23, 24]. Рубидий имеет два изото­ па: стабильный —8 5 Rb и радиоактивный —8 7 Rb (27,85%)- Со­ держание рубидия в коре выветривания в среднем равно 7,5Х Х10~3 % [25]. Радиоактивный распад 8 7 Rb сопровождается ис­ пусканием р-частиц с энергией порядка 0,275 Мэв и небольшим

количеством у-квантов с энергией 0,394 Мэв.

Период полураспа­

да етКЬ 6,15-1010

лет. Поэтому,

несмотря

на

широкую распро­

страненность

в

природе, вклад

его в

общую

радиоактив­

ность невелик.

 

Собственных

минералов

рубидий

не образу­

ет [26].

 

 

 

 

 

 

 

 

Обмен рубидия в живых организмах мало изучен. Однако

предполагают,

что его биологическая роль

и характер распреде­

ления

в организме

тождественны

калию. В то же время между

калием

и рубидием

отмечены

и

явления

ионного

антагонизма,

что отчетливо проявляется в благотворном влиянии калия при отравлении животных большими дозами рубидия [27].

Накапливается рубидий в организме млекопитающих, так же как и калий, преимущественно в мышечных тканях. Не­ сколько меньшие количества рубидия найдены в эритроцитах и совсем мало в других тканях и органах животных. Среднее со­

держание рубидия в крови человека определено

в пределах 2—

3 мг/л. При этом обнаружена некоторая разница

в зависимости

от пола. У мужчин концентрация рубидия в крови несколько вы­

ше и достигает 3,15 мг/л, а

у женщин ниже и соответствует в

среднем 2,8 мг/л. Несколько большие

количества рубидия най­

дены в мышцах птиц. Так, концентрация рубидия в золе

груд­

ных мышц голубя достигает

112 мг/кг,

а у баклана —

135

мг/кг,

что по активности должно

соответствовать 2,0 и 2,5

нкюри/кг

золы. В теле млекопитающих содержание рубидия заметно мень­

ше. Так, на 1 кг золы тела

млекопитающих в

среднем прихо­

дится от 8 до 65 мг

рубидия.

Содержание

рубидия в теле

бес­

позвоночных также

невелико

и составляет

не

более 28

мг/кг

золы. Невысокое содержание рубидия обнаружено у медуз, в золе которых оно достигает 45,5 мг/кг [27].

В морской воде содержание рубидия заметно меньше,

чем

в почвах. Если в почвах содержится рубидия 6 • 10—3%,

то в


морской

воде концентрация его, по

одним данным, примерно

2-10-5 %

[28], а по другим — 7-10~4%

[29].

Содержание рубидия в пресных водоемах и реках еще мень­ ше, чем в морской воде. Концентрация рубидия в воде реки Москвы достигает всего лишь 1,6 - \ 0 ~ 7 % . По мере увеличения степени засоленности воды содержание рубидия повышается.

Пользуясь критериями, приведенными в табл. 6, можно оп­ ределить, что удельная радиоактивность мягких тканей млеко­ питающих за счет рубидия приблизительно соответствует пХ

ХЮ~ 1 0 кюри/кг.

Этим же путем можно найти, что общее коли­

чество 8 7 Rb, содержащееся в теле человека

массой 70

кг, оп­

ределяется

величиной порядка 10~8 кюри.

 

 

К а л ь ц

и й .

Радиоактивный изотоп 4 8 Са

составляет

пример­

но 0,19% в природной смеси изотопов этого элемента. Доля других, стабильных изотопов в этой смеси характеризуется сле­ дующим процентным соотношением: 4 0 Са — 96,92%, 4 2 Са — 0,64, 4 3 Са — 0,129, 4 4 Са — 2,13 и 4 6 Са — 0,0033%. При каждом акте распада 4 8 Са происходит испускание двух р-частиц. Период по­

лураспада этого

природного радиоизотопа

чрезвычайно велик,

он превышает 2

101 6 лет и намного больше

геологического воз­

раста Земли.

 

 

В земной коре кальций в основном содержится в виде угле­ кислых, сернокислых и фосфорнокислых соединений. В организ­ ме животных соединения кальция в весовом отношении значи­ тельно превосходят содержание всех других минеральных солей.

Общее содержание кальция в теле взрослого человека

дости­

гает 1,5%, что для тела массой 70 кг соответствует 1,0

кг. При

этом более 98% кальция приходится на долю скелета.

 

Растительные организмы усваивают кальций непосредствен­

но из почвы. Животные получают кальций с пищей и водой в виде органических и минеральных соединений. Суточная потреб­ ность в кальции взрослого человека составляет 0,7—1,1 г. Ра­ стущий организм потребляет кальция в значительно больших

количествах, чем

зрелый,

у которого

закончено

формирование

костей. Особенно

высокая

потребность

в

кальции

наблюдается

у беременных и лактирующих организмов.

 

 

 

 

 

 

Некоторое представление

о

величине

радиоактивности

раз­

личных тканей человека за счет изотопа 4 8 Са

можно

получить из

табл. 7.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Так как в теле взрослого человека массой 70 кг содержится

примерно

1000 г

кальция,

то

суммарная

радиоактивность

та­

кого человека, обусловленная 4 8 Са, будет составлять

0,77

пкюри.

Приведенное свидетельствует

о том, что, несмотря

на

широкое

распространение

кальция

в

биосфере

и

его

исключительно

важную

роль в

биохимических

процессах,

в

силу

крайне

большого периода полураспада вклад 4 8 Са

в

общий фонд

естественной радиоактивности биосферы мал

и

находится за

пределами чувствительности обычных методов

измерения.



 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а 7

Содержание

кальция в тканях человека и их активность за счет 4 8 Са

 

 

 

 

Содержа -

Удельная

 

Содержа ­

Удельная

 

 

 

ние

 

ние

Ткань,

орган

активность,

Ткань, орган

активность,

<«Са,

л - 1 0 — 1 7

« С а ,

п-10—17

 

 

 

мг%

 

 

мг%

 

 

 

кюри /кг

 

кюри/кг

 

 

 

[ 2 9 а ]

 

[ 2 9 а ]

Мышца

сердца

5,3

3,5

Поджелудочная

22,0

15,4

Мышца

скелета

4,0

2,8

железа

 

 

Печень

 

 

7,0

4,9

Почки

12,0

8,4

Кожа

 

 

32,0

22,0

Трахея

95,0

66,5

Аорта

 

 

97,0

67,9

Гортань

192,0

133,0

Легкие

 

 

15,0

10,5

Кости

14800,0

10360,0

Ц и р к о н и й .

9 6 Zr — р-излучающий

естественный

изотоп,

с

большим

периодом

полураспада, соответствующим

6 - Ю 1 6

лет.

В состав

природной

изотопной

смеси

циркония

входят:

9 0 Zr

(61,46%),

9 1 Zr

 

(11,23%), *9 2 Zr

(17,11%),

9 4 Zr

(17,40%)

 

и

9 6 Zr (2,80%).

 

Максимальная энергия

р-частиц

9 6 Zr

сравни­

тельно

высокая

и соответствует

2,9 Мэв.

Содержание

 

циркония

в земной коре составляет примерно 2,8-10_ 2 %.

 

 

 

 

 

Попадая

в

организм млекопитающих

преимущественно

с

пищей,

цирконий

откладывается

главным

образом

в

костной

ткани.

Из-за

низкой

удельной

активности

значение

вклада

9 6 Zr в суммарную дозу природной радиации определить обыч­ ными дозиметрическими методами не представляется возмож­ ным. Поэтому в настоящее время 9 6 Zr как естественно радио­ активный изотоп практического интереса для радиационноэкологических исследований не представляет. Роль циркония как химического элемента в организме животных и растений пока еще не изучена. Однако установлено, что некоторые растения

способны

накапливать

его в

сравнительно больших количест­

вах. Так,

найдено, что

полынь

Гмелина, произрастающая на

почве, содержащей цирконий в количестве 1-10~3%, накапли­ вает его до уровня 2• 10- 2 % (в золе). Наилучшим концентра­ тором циркония на Дальнем Востоке считается папоротник, в золе которого обнаружено до 5 -10- 2 % этого элемента. В не­ больших количествах цирконий обнаружен в ветках и листьях осины [30].

Исследованиями, проведенными на одном из месторожде­ ний редкоземельных элементов Сибири, было установлено, что наиболее интенсивно цирконий накапливается багульником, не­

сколько меньше — рододендроном,

еще

меньше — брусникой и

лиственницей.

 

 

 

 

 

И н д и й .

Этот элемент

имеет

два

естественных изотопа:

1 1 3 1п (4,33%)

и радиоактивный 1 1 5 1п (95,67%). Период

полу­

распада 1 1 5 1п

более 6 - Ю 1 4 лет. Содержание индия в земной ко­

ре составляет

около 10_ 5 %

ее массы. Индий — типичный

эле-