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

нях. 2 2 8 Th образуется уже в самом организме

и сохраняется в

нем

надолго. Так, известно, что для человека

эффективный

пе­

риод

полувыведения 2 2 8 Th

из костей

и

печени

равен

693 и

691 суткам

соответственно.

Э м а н а ц и и .

В природе встречается

три изотопа в

газооб­

разном

состоянии

(радон, торон,

актинон). Они принадлежат к

группе

благородных газов,

обладают

«-активностью и

других

излучений не имеют. При распаде эманации

образуется

ряд

короткоживущих

радиоактивных

изотопов.

Установлено,

что

адсорбция

продуктов распада эманации

различными

телами

происходит

весьма быстро. Поэтому

в воздушной

среде

все до­

роткого времени оседают

на пылевых

частицах, находящихся

в воздухе. В свободном состоянии они не встречаются.

Так как радон представляет собою

благородный газ, не

вступающий в химические

связи с другими элементами, но

лодную погоду. Лучше всего адсорбируются эманации

глина­

ми, углем, воском, парафином и каучуком.

Радон и продукты

его распада

практически являются

основ­

ным радиоактивным

источником,

формирующим естественную

дона в ней примерно в два раза выше, чем при

температуре

18—20° С. При температуре

10, 20 и 30° С коэффициент

раство­

римости соответственно равен 0,35; 0,25 и 0,20.

С в и н е ц - 2 1 0 и

п о л о н и й - 2 1 0 . В тех случаях,

когда'эма­

нации выделяются

в атмосферу, их дочерние продукты

распа­

да получают возможность

свободной миграции с

аэрозолями,

на которых они быстро адсорбируются,

пов определяется, с

одной стороны, устойчивостью аэрозоля-

носителя,

а с другой

стороны — скоростью распада этих радио­

активных

ядер [48]. 2 1 0 Р Ь и 2 1 0 Р о , обладающие сравнительно

держанием

в

почве. Это

указывает

на то, что 2 1 0 Р Ь

и,

следо­

вательно,

его

дочерний

продукт —

2 1 0 Р о — поступают

в

пище­

стениях.

Этим

обстоятельством и

тем, что

мхи и

лишайники отли­

чаются

исключительно большой сорбционной

емкостью 2 1 0 Р Ь

и

2 1 0 Ро, объясняется и то, что

северные

олени, питающиеся

в

изотопа

2 1 0 Р о в

урановой

смоляной

обманке из

Иохимстали

(ЧССР)

составляет в среднем 0,1 мг/т [37].

§ 4. КОСМОГЕННЫЕ

РАДИОНУКЛИДЫ

Газовый состав атмосферы до высоты 80 км можно считать

практически однородным.

Условно

постоянной для соответст­

вующего

уровня

можно считать и

интенсивность

потока кос­

возникают новые, относительно легкие радионуклиды.

Почти

все образующиеся в этом процессе нейтроны находятся

в верх-

Т а б л и ц а

11

Космогенные радиоизотопы,

образующиеся в атмосфере

[49—51]

Т. .

Характер

распада,

Удельная

активность

Концентрация

Изотоп

g

Т

Чг

энергия частиц,

воздуха,

1 0

в осадках,

Мэв,

доля, %

пкюри/л

пкюри

8 Н

5720

лет

Р ~

(0,155)

500

10,0

12,25

лет

р -

(0,018)

1,0

'Be

53 дня

р + ( 1 1 % )

(0,39)

—•

—

К

(89%)

іове

2,6-10е лет

7(0,48)

В глубоководных

р -

(0,553)

донных

отложе­

35S

ниях—0,5

жюри/кг

- 0 , 5

87,1

дня

р -

(0,189)

~ 1 , 0

зар

14,3

дня

р - ( 1 , 7 0 8 )

- 0 , 2

- 0 , 2

ззр

25 дней

р -

(0,208)

- 0 , 5

- 0 , 3

2 i S Na

2,6

лет

Р+ (95%) (0,54)

0,01

0,007

/С (5%)

Y(l ,28 )

«'Аг

35 дней

К,

7(0,815)

—

—•

«Аг

100

мин

р - ( 1 , 2 4 5 ;

2,55)

—

•—

sea

4 - Ю 6

лет

К,

V(1,37)

—

—

р - ( 0 , 7 1 6 )

*>С1

65

мин

Р ~

(1,65; 2,90)

—

2,5

V(0,36;

1,31)

*5 Kr

10,27 лет

р— (0,15;

0,7)

7(0,15;

0,54)

них слоях

атмосферы

на высоте

~ 9

км [52]. Большинство

этих

нейтронов

взаимодействует

с

азотом

воздуха. Сечение реакции

1 4 N(n,

р)иС

гораздо

больше сечения реакции нейтронов с

другими газами атмосферы: кислородом, аргоном,

водородом

или углекислым газом. Поэтому общий

выход

естественных

радионуклидов в атмосфере под действием космических

лучей

меняется от ПО ядер/мин

на

1 кг

воздуха

для 1 4 С

до

2,4Х

X I О - 2 ядер/мин

на 1 кг для3 2

Р .

В общей радиоактивности ведущее место

принадлежит 1 4 С .

Несколько

меньше

образуется 3 Н

и 7 Ве . Выход остальных

ра­

дионуклидов весьма

мал

(табл.

12).

Удельная

активность космогенных радионуклидов

Т а б л и ц а

12

Содержание

Активность

Активность

Масса

Масса

изотопа

элемента

Изотоп

в элементе,

1 г

изотопа,

1 г

элемента,

активностью

активностью

%

кюри

кюри

1 кюри,

г

I кюри,

m

3 Н

1 • 10—18

9,4-10з

9 , 4 - 1 0 - и

1,0-10—4

1-10*

1 4 С

1,8 - 10 - ю

4,5

8 , Ы 0 - 1 2

0,2

1,1-10s

'Be

—

4-105

—.

2,8 - 10 - 6

—

i°Be

—

1,4-10—2

—

72,8

—

35S

—

6-Ю*

—

1,5-10-5

—.

3 2 р

—

2,9.105

—

6,1 • ю — 6

—

2 2 Na

—

6,2.10s

—

1,6-10-*

"?N +

-

*

4 N

I 4 6 C + JH.

Подсчеты показывают, что в результате воздействия косми­

ческого излучения на атмосферу

Земли

ежегодно

образуется

около 3,4-102 6 атомов ! 4 С .

По данным геохимии, в круговороте

вещества

биосферы

участвует примерно 8,2 г/см2

углерода.

Из

этого

количества

большая часть (~7,50 г/см2)

находится

в морской воде в виде

растворенной

углекислоты

и

карбонатных

ионов.

Около 4%

углерода находится в живом веществе

биосферы

и

примерно

1,5% общего количества углерода содержится

в

атмосфере.

Представление

об общем

содержании

углерода (в

г/см2)

на

Земле можно получить из нижеследующей

сводки [53].

Атмосфера

0,126

Континентальная

биосфера

0,330

Гумус

0,214

Морская биосфера

0,002

Растворенные в море органические вещества

0,533

Весь

неорганический

углерод моря

6,94

Среднее содержание

И С в

изотопной

смеси

углерода

1,8Х

X Ю - 1 0 %,

что

соответствует

удельной

активности

порядка

6,4- Ю - 1 2

кюри/г.

Наблюдения за последствиями

испытаний

ядерного оружия

образуется

3,2-102 6 атомов

И С [54]. В результате этого,

как

показывают

исследования,

увеличилась концентрация

1 4 С в

венное участие в углеродном обмене

с

атмосферой,

должны

иметь

равновесную

концентрацию

по

И С , равную примерно

6 , 4 - Ю - 1 2 кюри/г природной

изотопной

смеси, что соответствует

~0,23

расп/сек

на 1 г

углерода.

Отсюда если общее количество углерода в теле человека по

отношению к его массе составляет

18%,

то удельная

актив­

ность его тканей, содержащих углерод, будет

соответствовать

примерно 1,4-10~9 кюри/кг.

Например,

удельная активность пе­

чени, содержащей около

12,7% углерода,

равна

1 0 - Ю - 1 0

кюри/г

за

счет , 4 С . Суммарная

активность

тела человека массой

70 кг

на

основе приведенных

величин

составит

примерно

9,8Х

Х Ю ~ 8

кюри.

Т р и т и й

(3 Н, Т).

Радиоактивный

изотоп

водорода — три­

тий — представляет собой,

так же

как

и

1 4 С,

продукт

взаимо­

рами азота атмосферы.

Другим источником образования трития в атмосфере может

быть взрыв водородной бомбы. Быстро окисляясь в зоне

взры­

ва под действием высокой температуры и в присутствии

окис­

лов азота, искусственный тритий входит в молекулы

воды, обра­

зуя тяжелую воду

(НТО),

и затем

выпадает на

поверхность

Земли в составе дождя или снега,

подобно природному три­

тию. Наблюдения

за

дождевыми и

поверхностными водами,

проведенные вскоре

после

крупных

испытаний

водородного

сферного загрязнения от

места

взрыва.

Однако

это

различие

в последующем

сгладилось.

Возникновение

трития

в

атмосферном

воздухе под дейст­

вием космических

лучей

в

основном

связано

с

реакцией

1 4 N(n, 3 Н ) . Третий,

соединяясь с

кислородом

воздуха,

образует

так называемую

сверхтяжелую

воду. Ядро

этого

радиоизотопа

тивный распад трития протекает путем

испускания

6-частиц,

энергия которых невелика

(0,0185 Мэв),

в

силу

чего

пробег

их

в воздухе составляет всего

лишь 4,2 мм,

а в

воде

еще мень­

ше — 6,2- Ю - 3 мм.

Наиболее богаты тритием атмосферные осадки. Поскольку

тритий образуется при взаимодействии

космических

лучей

с