Файл: Баранов, В. И. Радиогеология учебник.pdf

вых организмах также достаточно высока. Почти третью часть об" щеп концентрации рубидия составляет радиоактивный изотоп.

Биогеохимия элементов, все изотопы которых являются ра­ диоактивными, лучше всего изучена для растений. Основные ис­ следования в этом направлении были проведены В. И. Вернад­ ским, К. Г. Кунашевой, Б. К. Бруновским, В. И. Барановым. Они обнаружили, что растения поглощают радий лучше других радио­ активных элементов. Концентрация радия в растениях, выращен­ ных в жидкой питающей среде, может в 100—500 раз превышать концентрацию в питающем растворе. Поглощение радия растения­ ми имеет предел, который определяется также наличием биологи­ ческого' барьера. Концентрация радия в расчете на живое вещест­ во может достигать 2 • 10- 6 % в корнях и 5 • 10- 9 % в воздушных частях растений. Концентрация радия в золе растений обычновыше, чем в почве, на которой выросло растение. Отношение кон­ центрации изотопа в золе растения к концентрации в почве неред­ ко называют коэффициентом биологического поглощения. Для ра­ дия эта величина обычно больше единицы.

Хотя уран более подвижен в почвах, чем радий, он накапли­ вается в растениях значительно хуже. При нормальных содержа­ ниях урана в почвах (/г-10- 4 %) его содержание в золе растений обычно равно 1—5-10-5% • Таким образом, коэффициент биологи­ ческого поглощения урана значительно меньше единицы. Даже в пределах урановых месторождений, где концентрация урана в почвах достигает /г - Ю - 2 и даже /г-10- 1 %, концентрация урана в золе растений равна 10~4%. Только в отдельных случаях она дости^ гает « - 1 0 - 3 — / г - 1 0 _ 2 % . При повышении концентрации урана в поч­ вах наблюдается повышение его концентрации в золе растений. Это увеличение непропорционально содержанию в почве, но каче­ ственно может служить для целей биогеохимических методов по­ исков (более подробно см. гл. IX) .

Особый интерес представляет комплексное распределение ра­ диоактивных изотопов в среде и обитающих в ней организмах. Так, В. В. Ковальский и И. Е. Воротницкая показали, что в водных организмах оз. Иссык-Куль содержание урана закономерно пада­ ет при увеличении длины пищевой цепи в последовательности: ха-

чете на сухое вещество. Содержание урана в фитопланктоне не­

95

планктона происходит концентрирование урана. Отношение изо­ топов урана в морских организмах и морской воде практически -одинаково.

Поглощение тория растениями изучено недостаточно. Имею­ щиеся данные для наземных растений показывают, что концентра­

л - Ю - 3 г/г. Можно предположить, что характер поглощения тория •сходен с характером поглощения урана.

Способность растений более охотно поглощать изотопы радия •пб сравнению с изотопами тория и урана приводит к резкому на­ рушению в них радиоактивного равновесия. Во всех случаях на­

дозы излучения, создаваемые этими изотопами, сравнимы с доза­

и животных изучено значительно хуже, чем в растениях. Так, в те­ ле человека на долю 4 0 К приходится примерно 4-107 распадов в секунду, на долю 1 4 С — 3000, а на долю трития — всего 3 распада

.в секунду.

Концентрация радиоактивных элементов в мертвом органиче­ ском веществе колеблется в значительных пределах. Нередко на­ блюдаются повышенные концентрации урана, а иногда радия и тория в некоторых образованиях (битумах, углях, торфах и т. д.). Содержание урана в них местами достигает рудных концентраций. Повышенные концентрации радиоэлементов, как и других микро­ элементов, в каустобиолитах имеют вторичное, эпигенетическое происхождение.

§8. ИСКУССТВЕННЫЕ РАДИОАКТИВНЫЕ ИЗОТОПЫ

ВПРИРОДЕ

После открытия способов получения внутриядерной энергии и •использования ее в качестве оружия и в мирных целях во внеш­ ней' среде стали накапливаться радиоактивные продукты ядерно­ го деления. Эти продукты в большом количестве поступали в ат­ мосферу в результаты испытания ядерных устройств, попадали в гидросферу за счет атмосферных выпадений, а также за счет сбро­ са -радиоактивных отходов атомной промышленности, загрязняли литосферу как в результате осаждения радиоактивных изотопов,

.96

4,4 мвгакюри. Выпадение трития в 1962—1963 гг. составило 44—

96 кг. Радиоактивные выпадения вызвали заметное повышение у-активностн земной поверхности. В качестве примера можно при­ вести результаты у-спектральных измерений земной поверхности, проведенных американскими исследователями в 1962—1964 гг. Средняя у-активиость поверхности почв за счет естественных ра­ диоактивных элементов составляла 7 мкр/час (5—9 мкр/час). Ис­ кусственные радиоактивные изотопы, попавшие на почву в резуль­ тате атмосферных выпадений, создавали до 1963 г. дозу мощностью 3—4 мкр/час. К 1964 г. эта величина достигла 4—6 мкр/час, а за­ тем снизилась до 1 мкр/час. При этом основной вклад .в общее у-нзлученне стал вносить долгожнвущий изотоп I 3 7 Cs. До конца 1963 г. 60—80% мощности дозы создавали 9 5 Zr и 9 5 Nb.

Среднее время пребывания радиоактивных продуктов ядер­ ных взрывов в стратосфере зависит от свойств радиоактивного изо­ топа, размера аэрозольных тастиц, времени,- прошедшего после

эти цифры равны 1,5 — для северного полушария и 2,4 года — для южного; для 1 8 5 W — соответственно 0,6 и 1,3 года. Следова­ тельно, очищение атмосферы в северном полушарии происходит быстрее, чем в южном. Отмечают связь между размерами аэро­ зольных частиц и распределением в них тех или иных продуктов ядерных взрывов. Например, наиболее крупные аэрозольные ча­ стицы обогащены 9 5 Zr, И 1 Се , I 8 1 W, 1 8 5 W, 9 1 Y . Они оседают сравни­ тельно быстро, поэтому время пребывания этих изотопов в атмо­ сфере почти в два раза меньше, чем время пребывания 9 0 Sr и ! 3 7 Cs, обогащающих легкие частицы. Период нахождения 1 3 Ч, , 4 0 Ва, шСе, 1 0 3 Ru, i 0 6 Ru оценивается как промежуточный.

Количество радиоактивных выпадений во многом зависит от географического положения места взрыва. Установлено, что при взрывах в приполярных и средних широтах большая часть про­ дуктов деления выпадает в пределах того полушария, где произо­ шел взрыв. При взрывах в приэкваториальной зоне более трети продуктов проникает в другое полушарие.

В связи с тем что большая часть испытаний проводилась в северном полушарии, выпадение 9 0 Sr в его пределах в несколько раз (до 10) больше, чем в южыо'м полушарии.

Из стратосферы радиоактивные аэрозоли попадают в нижние слои атмосферы — тропосферу. Попавшие в тропосферу радиоак­ тивные продукты переносятся по ней вдоль параллели. Они могут несколько раз обойти земной шар, прежде чем тропосфера очистит­ ся от загрязнений.

98