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

как силовые линии магнитных полей изёгнуты в беспорядочных направлениях, то эти поля в пределах Галактики практически однородны (изотропны). Космические частицы по этой причине поступают на поверхность Земли со всех сторон и примерно с

изаряженных я-мезонов и более тяжелых мезонов [9] .

Врезультате этих ядерных преобразований в космическом Потоке различают первичное (ПКИ) и вторичное (ВКИ) косми­ ческое излучение. Первое наблюдается за пределами атмосферы,

а второе — даже на уровне моря.

В состав ПКИ кроме протонов и нейтронов входят ядра

свободного пробега значительной части корпускулярных частиц,

По мере приближения к поверхности Земли состав ВКИ последовательно видоизменяется, и на уровне моря его поток

На уровне моря ВКИ состоит из двух компонентов, весьма различающихся по своим свойствам. Частицы одного сильно поглощаются в веществе, причем эффект их поглощения сущест­ венно зависит от порядкового номера вещества. Эта составляю­

ностью, в основном представлен ц-мезонами и назван жесткой составляющей. На уровне моря на долю жесткой составляющей приходится около 70% полной интенсивности ВКИ, а на долю мягкой — примерно 30%.

На рис. 8 приведена нормированная кривая, характеризую­ щая изменение интенсивности жесткого компонента ВКИ по мере погружения в воду на большие глубины. Здесь в логариф­ мическом масштабе по оси ординат отложена глубина (в мет­ рах), а по оси абсцисс — интенсивность [11].

Космическое излучение Солнца имеет периодический харак­ тер, возникает во время усиления солнечной активности и свя­ зано с хромосферными вспышками.

Хромосферные вспышки на Солнце представляют собой сложный процесс, сопровождающийся выбросом в космическое пространство колоссального количества перегретого вещества.

излучения. Поэтому во время одной из таких мощных вспышек (23 февраля 1956 г.) интенсивность космического излучения в Москве увеличилась примерно в 4 раза [5] .

К о в т о р о й г р у п п е относятся солнечные вспышки, при­ водящие к генерации космических лучей с энергией в несколько сотен мегаэлектронвольт. Такие вспышки происходят довольно

мические частицы имеют энергию от нескольких десятков до нескольких сотен мегаэлектронвольт. Такие частицы не дости­ гают верхних слоев атмосферы, задерживаясь в магнитных по­ лях Земли.

Обычно продолжительность вспышки невелика, не превы­ шает 30 мин. Но иногда она длится несколько часов [15].

4* 51

Колебания космического фона. Помимо солнечных хромо­ сферних вспышек на интенсивность потока ВКИ некоторое влияние оказывают и другие процессы, происходящие на Солнце и обусловливающие так называемые двадцатисемидневные и одиннадцатилетние вариации. Однако влияние этих вариаций не существенно и ощущается только на достаточно больших высо­ тах [16, 17].

Изучение концентрации 1 4 С в образцах деревьев, произрастав­

атмосферы. Изменение мощности дозы, возникающее при широт­ ных перемещениях, получило название широтного эффекта и обусловливается, с одной стороны, тем, что мощность тропосфер­ ного слоя воздуха в районе экватора значительно больше, чем над полюсами. Поэтому экранирующее влияние воздушной обо­ лочки от ВКИ в районе экватора существеннее, чем в полярных областях. С другой стороны, поскольку частицы космического излучения имеют электрический заряд, их траектория в боль­ шей мере искривляется магнитным полем Земли в области экватора.

Отклонение космических лучей геомагнитным полем приво­ дит к тому, что частицы с малой энергией вообще не дости­ гают поверхности Земли, особенно на низких широтах в эквато­ риальной области [18].

Широтный эффект на уровне моря составляет около 10% и резко возрастает при подъеме. Так как колебания интенсивности потока ВКИ сопряжены с одновременным смещением его спек­ трального состава, то это приводит к существенным изменениям ионизирующего эффекта.

Многочисленные измерения удельной активности осадочных пород, результаты которых схематично представлены на рис. И, показывают, что из числа рассмотренных наиболее высокой удельной активностью обладают глубоководные глины и калий­

радиоактивности. Отсюда почвы, генетически связанные с продуктами разрушения гранитов или с фосфоритами, должны иметь большую удельную активность, чем почвы, развивающиеся на основе других горных пород.

Биологические процессы, сопровождающие образование почв,

Наоборот, черноземные почвы, богатые гумусом, во всех слу­ чаях отличаются более высокой удельной активностью [23—25]. Серые лесные почвы, дерново-подзолистые и другие, которые образовались на песках и содержат мало органических продук­ тов распада, характеризуются значительно меньшей удельной активностью. Кроме того, сравнительно высокой удельной актив­

в следующем порядке: торфяные, черноземные, степной зоны и черноземы лесостепи, развивающиеся на гранитах [23].

Особенно низкой удельной активностью обладают солонце­ ватые почвы и солончаки. Так, при обследовании почв Казах­ стана обнаружено, что независимо от ландшафтно-климатиче- ских зон, в которых залегали эти почвы, их удельная активность

Влияние первичных горных пород на величину концентрации радиоактивных веществ в почвах было отмечено при изучении некоторых ландшафтно-климатических зон Украины. Так, было обнаружено, что высокой удельной активностью обладают чер­ ноземы Донецкой области, подстилаемые гранитами, а наимень­ шей— черноземы Луганской области, подстилаемые мелами. Промежуточное место занимают дерново-подзолистые и серые лесные почвы, а также черноземы на лессах и лессовидных суг­ линках [28]. Это исследование отчетливо свидетельствует о нали­ чии связи между удельной активностью почв и образующих их горных пород. Присутствие рудных тел в недрах с повышенным содержанием природных радионуклидов, как правило, также оказывает соответствующее влияние на удельную активность поверхностных горизонтов. Так, исследования, проведенные в районе Кабановского медно-серно-колчеданного месторождения, позволили установить очаговое увеличение мощности гаммаизлучения в воздухе, доходящее до 150 мкріч [29]. Повышен­ ные уровни у-излучения, порой достигающие 42 мкр/ч, были за­ регистрированы на сравнительно большой площади в зоне мед- но-магнетитовых гидротермальных месторождений [30].

Иногда повышенную активность поверхностно залегающих грунтов обнаруживали в месторождениях бокситов [31].

Распределение радионуклидов в почвах. Обнаружено, 'что независимо от типа почвы большая концентрация урана наблю­ дается в слоях, граничащих с материнской породой. Поверхност­

образом в виде легко растворимых комплексных соединений. Вследствие постоянного вымывания урана из поверхностно рас­ положенных горизонтов последние теряют его более интенсивно, чем глубже залегающие, и поэтому имеют меньшую концен­ трацию.

Наиболее существенное вымывание урана происходит в под­ золистых почвах и красноземе. Очевидно, поэтому содержание урана в них заметно меньше, чем его среднее содержание в зем­ ной коре. Торий в противоположность урану имеет тенденцию к постепенному увеличению содержания в поверхностно распо­ ложенных горизонтах грунта. Это обстоятельство объясняется тем, что минералы, в составе которых торий обычно встречается в почвах, обладают крайне низкой растворимостью. Поэтому в итоге непрерывно действующих процессов выветривания в боль­

личество тория и урана, связанных с коллоидной частью почвы, пропорционально возрастает, причем содержание тория и урана в коллоидной фракции почвы четко коррелирует с ее генети­ ческими свойствами [32].

По характеру распространения в почвенном профиле радий обнаруживает ту же закономерность, что и уран. Возникнове­ ние легкорастворимых соединений способствует более сущест­ венному вымыванию радия из поверхностных горизонтов почвы. Обнаружено, что значительная масса радия почвы сопутствует гумусовой фракции, и при этом оказалось, что чем выше рН, тем больше концентрация радия [33]. Наиболее высокие уровни накопления радия были установлены для почв, образовавшихся на гранитах и на лёссах, обогащенных коллоидальными фрак­ циями [34].

Содержание калия всегда несколько больше в поверхност­ ных слоях, богатых микроорганизмами и являющихся как пита­ тельной средой для произрастающей флоры, так и средой, в ко­ торой происходит разложение отмирающих организмов. В ниж­ них горизонтах содержание калия по сравнению с верхними меньше примерно в 2—3 раза. Однако эта зависимость не всегда

почвы был всего лишь на 25% богаче калием, чем нижележа­ щие слои.

чаях его накопление наблюдается в поверхностных слоях, а в других — в глубинных [26, 36].

Уровни накопления радионуклидов в почвах Советского Союза. Общее представление о содержании тяжелых радио­ активных элементов в различных типах почв Советского Союза можно получить при рассмотрении табл. 15, составленной по данным В. И. Баранова и С. Г. Цейтлина [37]. Эти авторы опре­ делили содержание урана, тория и радия в почвах, расположен­ ных в зоне 30°25'—44°40' в. д. и 41°48/ —67°37/ с. ш. Как видно из табл. 15, суммарная удельная активность почв довольно высока.

Как правило, болотистая торфяная почва характеризуется особенно низким содержанием калия. Бели на 1 га серозема в среднем приходится 57—68 т калия, а в каштановых почвах — 60—75 г калия, то на 1 га торфяных почв его приходится в сред­ нем всего лишь 0,2 т [38].

Низкое содержание калия в торфяниках в некоторой степени объясняется тем, что этот химический элемент, обычно в осадоч­ ных породах, приурочен к глинистым частицам, которыми тор­ фяники весьма бедны.

А. П. Виноградов отмечает, что удельная активность почвы растет пропорционально содержанию в ней коллоидной фракции.