Зміст лекції

1 Радіоекологія

Радіоекологія – розділ екології, що вивчає вплив іонізуючого випромінювання на навколишнє середовище, акумуляцію радіоактивних речовин в організмах та їх міграцію в біосфері, визначаючи засоби захисту людини від шкідливих впливів, що пов’язані із радіоактивним забрудненням екосистем.

Елементи радіоекології містяться в роботах з біогеохімії радіоактивних речовин В.І. Вернадського (20-ті рр. ХХ ст.), у монографії чеських учених Ю. Стокласа й Ж. Пенкава "Біологія радію й урану" (1932). Остаточно радіоекологія сформувалася до середини 50-х рр. ХХ ст. у зв'язку зі створенням атомної промисловості й експериментальними вибухами ядерних бомб, що викликали глобальне забруднення навколишнього середовища радіонуклідами стронцію, цезію, плутонію, вуглецю й ін.

Іонізуюче випромінювання (ІВ) – випромінювання, що створюється при радіоактивному розпаді, ядерних претвореннях, гальмуванні заряджених частинок у речовині та утворює при взаємодії із середовищем іони різних знаків.

Радіація – іонізуюче випромінювання, що виникає у процесі мимовільного розпаду ядер нестабільних хімічних елементів.

Радіоактивні випромінювання дуже небезпечні, якщо перевищується допустимий їх рівень дії. Вони відносяться до факторів фізико-хімічної дії. Першим у 1895 р. дію природного радіоактивного випромінювання від мінералу, що містить сполуки урану, спостерігав французький вчений Анрі Беккерель. У цьому ж році німецький фізик К. Рентген опублікував повідомлення про Х-промені - радіоактивні промені штучного походження. Але раніше, ще у 1893 р. український вчений Іван Пулюй першим у світі вже отримав, як тепер кажуть, рентгенівський знімок кисті руки людини. Пізніше, вже у Першій світовій війні, німці використовували так звані рентгенівські апарати.

Радіоактивні випромінювання ділять на дві групи: корпускулярні - альфа частки (α) - ядра атомів гелію (4Не ), бета (β) - електрони (е-1), або позитрони (е+), протони (Р+), нейтрони (nО) та квантові або електромагнітні випромінювання - гамма-частки (у), що мають природне - космічне випромінювання, або штучне походження. Гамма-випромінювання - це електромагнітне (квантове) природне випромінювання великої проникаючої спроможності. Рентгенівське випромінювання виникає при зіткненні в - випромінювання з атомами важких металів. Альфа (а) та бета (в) випромінювання мають невелику проникаючу спроможність і тому вони гальмуються навіть такими перепонами, як одяг, папір, скло. Інші мають велику енергію і тому можуть проникати навіть через цегляні, металеві перепони. Їх можуть гальмувати товсті прошарки свинцю.

Всі радіоактивні елементи, розпадаючись, перетворюються в інші елементи через суворо визначені проміжки часу (Т), відповідно до закону радіоактивного розпаду: L=0,693/Т, де L - постійна розпаду для даного елемента. Для кожного радіоактивного елемента час напіврозпаду є величина постійна і, наприклад, складає для торію 13,9 млрд років, урану - 4,51 млрд років, радію - 1617, ізотопів цезію - 137 - 30 років, кобальту - 60 - 5,3 роки.

Таким чином, знаючи вміст в певному об'єкті (скам'янілі рештки, мінерали) концентрацію радіоактивного ізотопу та період його піврозпаду, можна визначити час виникнення об'єкта. Важливими характеристиками радіоактивних речовин, випромінювань є такі параметри: активність, поглинена доза, потужність цієї дози, еквівалентна доза випромінювання і її потужність. Активність радіоактивної речовини характеризує кількість ядерних перетворень за одиницю часу - це Беккерель (Бк) - один розпад за секунду (1 розп/с). Інша - позасистемна одиниця - Кюрі (Кі), що складає 3,7х1010 Бк (1 Кі=3,7х1010 Бк) і еквівалентна 1г радію, або 3 тонам урану, або 0,001г радіоактивного ізотопа кобальта-60. Поглинена доза випромінювання - це енергія, поглинена одиницею маси опроміненого об'єкта - живого або неживого - Грей (1 Гр=1 Дж/кг=100 рад) - в системі СІ. Позасистемна одиниця - рад (Р), 1рад (1ерг/ р=0,01Гр=0,01Дж/кг). Отже, 1Гр=1Дж/кг=100 рад. Потужність поглиненої дози іонізуючого випромінювання (Р) - доза, поглинена за одиницю часу: 1Гр/с=100 рад/с. Еквівалентна доза випромінювання - Зіверт (Зв) - обумовлює такий же біологічний ефект, як 1 Гр поглиненої дози рентгенівського або гама-випромінювання (Дж/ кг), тобто 0,01Зв=1бер (бер - біологічний еквівалент рентгена), 1 Зв=100 бер. Потужність еквівалентної дози випромінювання - еквівалентна доза в одиницю часу (Зв/с): 0,01 Зв/с=1 бер/с. Широко використовується позасистемна одиниця експозиційної дози -Рентген (Р). Один рентген утворює в 1 куб. см сухого повітря при нормальних умовах 2,08x109 пар іонів або 1Р = 2,58 1 04 Кл/кг, або 1Кл/кг=3876.10-8 Р.

Джерела радіації поділяються на природні і штучні (створені людиною).