E-Book Content
ХИМИЯ ИОНИЗИРУЮЩЕЕ ИЗЛУЧЕНИЕ И ОКРУЖАЮЩАЯ СРЕДА С. С. БЕРДОНОСОВ, Ю. А. САПОЖНИКОВ Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова
ВВЕДЕНИЕ
IONIZING RADIATION AND ENVIRONMENT S. S. BERDONOSOV , Yu. A. SAPOZHNIKOV
Natural and technological sources of ionizing radiation in environment are described. The effect of small doses of ionizing radiation on human health is discussed. Рассмотрены природные и техногенные источники ионизирующего излучения в окружающей среде. Обсуждено влияние малых доз ионизирующего излучения на здоровье человека.
На каждого из нас постоянно действуют инфракрасные лучи, видимый свет, ультрафиолетовые (УФ) лучи. Их прохождение через воздух не сопровождается появлением в нем ионов, поэтому их не относят к ионизирующим излучениям. В спектре электромагнитного излучения (рис. 1) за УФ-лучами расположено рентгеновское излучение. Чуть более 100 лет назад было открыто существование в природе радиоактивных атомов. В сопровождающем распад ядер этих атомов излучении были обнару4 жены α-частицы (α-лучи) – ядра гелия-4 ( 2He ). Их 238 испускают, например, ядра атомов урана U и 235U, а также тория 232Th. Другие радиоактивные ядра, например ядра природных атомов калия 40К и искусственно получаемых атомов стронция 90Sr, испускают при распаде β-частицы – электроны. Электроны е возникают в ядрах при превращении одного из нейтронов n в протон р: n = p + e + ν˜ ; ν˜ будет объяснено позже.
© Бердоносов С.С., Сапожников Ю.А., 2001
α- и β-Распады часто сопровождаются испусканием γ-лучей (γ-квантов), относящихся к электромагнитному излучению и обладающих еще большей проникающей способностью, чем лучи Рентгена. Прохождение через газ, в том числе и через воздух, α- и β-частиц, а также рентгеновского и γ-излучения сопровождается ионизацией (в разной степени) молекул газов. Поэтому эти виды излучения относят к ионизирующему излучению.
40
ЕСТЕСТВЕННЫЕ И ТЕХНОГЕННЫЕ РАДИОНУКЛИДЫ
www.issep.rssi.ru
Источником ионизирующих излучений могут служить различные радионуклиды. Напомним, что нуклид – это вид атомов с определенным числом протонов и нейтронов в ядре. Если ядра атомов нуклида радиоактивны, то его называют радионуклидом. К числу радионуклидов в окружающей среде принадлежат атомы таких тяжелых химических элементов, как уран U и торий Th. Распадаются уран и торий очень медленно. Скорость распада характеризуют периодом полураспада Т1/2 – временем, за которое распадается половина из имевшихся первоначально ядер радионуклида. Для
С О Р О С О В С К И Й О Б РА З О В АТ Е Л Ь Н Ы Й Ж У Р Н А Л , Т О М 7 , № 2 , 2 0 0 1
100000 м 3 кГц
Рентгеновские лучи
10000 м
1 см
0,01 см
Ультразвуковые, радио- и микроволны
УФлучи Инфракрасные лучи
Солнечная радиация, достигающая Земли
Волны Герца
30000 МГц
Космические лучи
30 кГц
Гамма-лучи
8 ⋅ 10−5 см
12 ⋅ 10−6 см
14 ⋅ 10−8 см
ХИМИЯ
Рис. 1. Спектр электромагнитного излучения. Чем левее на этом спектре находится положение излучения, тем большей проникающей способностью оно обладает
природных радионуклидов 238U, 235U и 232Th значения Т1/2 равны соответственно 4,47 ⋅ 109; 7,04 ⋅ 108 и 1,4 × × 1010 лет. Возникающие при радиоактивном распаде этих материнских ядер дочерние ядра, например 210Ро, 226Ra, и 222Rn, обладают значительно меньшими значениями Т1/2 (вплоть до десятитысячных долей секунды). Дочерние радионуклиды вместе с материнскими образуют радиоактивные ряды, конечные продукты которых – стабильные атомы свинца. Хотя значения Т1/2 дочерних радионуклидов и невелики, они постоянно образуются при распаде предшественников и с постоянной скоростью распадаются, так что в земной коре все они содержатся в неизменных, правда в значительно меньших, чем материнские,