книги из ГПНТБ / Перцов Л.А. Ионизирующие излучения биосферы

В этой связи следует отметить, что в образовании дозы внеш­ него облучения аэробионтов преимущественное значение при­ надлежит •у-излучению. В грунте для педобионтов дозы y - К О М П О -

так и р- или а-излучения существенно меньше дозы внутреннего облучения.

В целом, как отмечал В. М. Клечковский [34], разнообразие типов биогеоценозов обусловливает соответствующие вариации воздействия ионизирующего излучения и требует дифференци­ рованного подхода к изучению закономерностей процессов обра­ зования лучевых нагрузок у гидробионтов, амфибий и аэробион­ тов применительно к различным климатическим, геохимическим, геоботаническим и другим условиям. Он постулировал, что неза­ висимо от частных особенностей сочетания факторов среды оби­ тания внешнее облучение всегда сопровождается внутренним за счет инкорпорированных в тканях природных нуклидов.

В. М. Клечковский также обращал внимание и на то важ­ ное, имеющее принципиальное значение обстоятельство, что ха­ рактерной особенностью воздействия на организм как природ­ ных источников радиации, так и присутствующих в биосфере долгоживущих продуктов деления тяжелых ядер является хро­ ническое облучение.

ЛИТЕРАТУРА

65(1956).

16.Е ф р е м о в Ю. К. «Природа», 8, 45 (1966).

17. В и н о г р а д о в А. П. Геохимия редких и рассеянных химических эле­ ментов в почвах. М., Изд-во АН СССР, 1950.

18. Ф е р с м а н А. Е. Геохимия. Т. I—IV. М., ОНТИ, 1933—1939.

19.С а у к о в А. А. Геохимия. М., «Наука», 1966.

20.Д о б р о т и н Н. А. Космические лучи. М., Техиздат, 1954.

3(1955).

23.К p e п с E. M , «Изв. АН СССР. Сер. биол.», З, 321 (1959).

24.Доклад Научного комитета ООН по действию атомной радиации. Доку­ мент А/5216. Приложение Е—Б, ООН, Нью-Йорк (1962).

31.Радиационная защита. Рекомендации Международной комиссии по ра­ диологической защите. Публ. 6. Перев. с англ. Под ред. В. П. Шамова. М., Атомиздат, 1967.

ГЛАВА 2

БИОГЕОХИМИЧЕСКИЕ И ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА РАДИОНУКЛИДОВ

§ 1. РАССЕЯНИЕ РАДИОНУКЛИДОВ В БИОСФЕРЕ

Сложная геологическая история лика Земли, выражающаяся в последовательных изменениях структуры ее коры, в постоян­ ном ходе трансгрессий и регрессий *, в смене ландшафтов и в многообразных деструктивных процессах, в конечном счете при­

лиды в растворенном, газообразном или ином состоянии посту­

ществ, попавших в водную среду, постепенно оседает на дно во­ доемов, участвуя в формировании осадочных пород.

Газообразные радионуклиды поступают в атмосферу, откуда их дочерние продукты возвращаются на земную поверхность преимущественно в составе дождевых (снежных) осадков.

При определенных обстоятельствах осадочные породы, в свою очередь, оказываются источниками естественных радионуклидов, вновь включающихся в сферу биогенеза. В истории Земли неод­ нократно имели место процессы обширной перестройки ее по­ верхности, при которых в результате тектонических сдвигов массивные толщи осадочных пород поднимались со дна океанов и вновь оказывались в сфере разрушительных деструктивных процессов.

В табл. 5 приводятся средние данные, характеризующие со­ временный уровень равновесной концентрации одного из веду­

Особая роль в круговороте радиоактивных веществ в био­ сфере принадлежит живым организмам.

Содержание химических элементов в живом веществе в ос­ новном пропорционально концентрации их в среде обитания. Однако в это соотношение природой вносятся две существенные

2 3 2 Th, 2 3 5 U и 2 3 8 U также обладают весьма большим периодом полураспада. Их дочерние элементы, за некоторым исключением, имеют сравнительно короткие периоды полураспада. В неко­ торых геохимических условиях, препятствующих миграции до­ черних продуктов распада из мест их образования, между об­ щим количеством атомов дочернего и материнского вещества

радиоактивных семейств справедливо правило: радиоактивное вещество практически полностью распадается через десять пе­ риодов полураспада. Вот почему дочерние изотопы, обла­

Третья группа формируется радиоактивными изотопами, воз­ никающими в биосфере из стабильных элементов, под влиянием космических частиц высоких энергий. Основными представите­ лями этой группы являются 3 Н и 1 4 С .

§ 2. Р А Д И О И З О Т О П Ы ЭЛЕМЕНТОВ СРЕДНЕЙ ЧАСТИ ПЕРИОДИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ

К а л и й . Калий принадлежит к распространенным элементам.

торого приходится всего лишь 0,0119+0,0001% всей смеси изо­ топов.

Выделенный из природных солей, пород, из тканей организ­ мов калий всегда имеет постоянное соотношение изотопов [11]. Более того, специальными исследованиями было установлено, что любой организм, усваивая калий, не изменяет его изотопного

1,54 Мэв [12].

В. И. Вернадский, анализируя роль живого вещества в зем­

среднем соответствует в литосфере —2,6%, в почве—1,36%, в живом веществе — 0,3% [13].

При выщелачивании горных пород калий вымывается срав­

пластических слюдах. В глинах и слюдах содержится до 6,5% калия, что в соответствующих условиях может создавать замет­ ный вклад в суммарную дозу у-излучения над грунтом. Спе­ циальными исследованиями было установлено, что над поверх­ ностью пластов калийных солей мощность дозы у-излучения может достигать 50 мкріч и более и зависит от расстояния до калиевого источника, как и коэффициент ослабления (рис. 3).

В зависимости от степени растворимости солей калия, содер­ жащихся в почве, различают калий обменный, или подвижный, и необменный. Обширными исследованиями установлено, что чем больше обменного калия содержится в почвах, тем интен­ сивнее он поглощается растениями [18J.

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.

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

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

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

от пола. У мужчин концентрация рубидия в крови несколько вы­

золы. В теле млекопитающих содержание рубидия заметно мень­

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

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

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

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.

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