13. Стабильные и радиоактивные изотопы и их распространенность в природе. Источники поступления, основные характеристики.

Радионуклиды могут быть как естественного, так и антропогенного происхождения. В связи с этим различают естественную и искусственную радиоактивность. Она выражается количеством ядерных зарядов в единицу времени и в беккерелях (1 Бк = 1 распад/с) или единицами активности – кюри (1Ки = 3,7∙10¹⁰ Бк).

При распаде радиоактивного вещества испускаются лучи трех типов и соответственно выделяют 3 вида распада: 1.При α-распаде ядро выбрасывает α-частицу, которая представляет собой положительно заряженный ион гелия. 2. β-распад характерен испусканием потока электронов. 3. При γ-распаде возбужденное ядро испускает γ-лучи, при этом энергия ядра уменьшается, а массовое число и атомный номер изотопа не изменяются.

Скорость, с которой распадаются радиоактивные изотопы, для каждого изотопа своя. Для характеристики скорости радиоактивного распада используют понятие период полураспада – это время, за которое самопроизвольно распадается половина радиоактивного вещества.

Естественная радиоактивность вызывается естественными радиоактивными элементами, которые делятся на 3 группы. 1. Собственно радиоактивные элементы (радиоактивные пустоты). Последовательно превращающиеся изотопы Уран – радий – актиний. 2. Изотопы “обычных” химических элементов, обладающие радиоактивными свойствами: ⁴⁰К, рубидий (⁸⁷Rb), ⁴⁸Са. Калий имеет наибольшую величину естественной радиоактивности. 3. Радиоактивные изотопы, которые образуются в атмосфере под действием космических лучей – бериллий (⁷Ве, ¹⁰Ве) и углерод (¹⁴С). Естественные радиоактивные элементы – это в основном долгоживущие изотопы – 10⁸ - 10¹⁶ лет – период полураспада. Они испускают ,  и  – лучи находятся в крайне рассеянном состоянии. Их энергия излучения составляет ~98% суммарной энергии излучения всех природных радиоактивных элементов. Искусственная радиоактивность почв вызывается радиоактивными изотопами, которые образуются в результате атомных и термоядерных взрывов или являются отходами атомной промышленности.

Наибольшую опасность в биологическом отношении изотопы стронция (⁹⁰Sr) и цезия (¹³⁷Cs). У стронция период полураспада 28 лет и цезия – 33 года.

Содержание и распределение изотопов в почвах определяются интенсивностью и характером их выпадения из атмосферы от природных условий (климат, рельеф, растительность). В основном радиоактивные изотопы сосредотачиваются в верхнем горизонте (9-5 см) - 90%, а остальные до глубины 25 - 30 см.

Опасность стронция состоит в том, что по химическим свойствам он похож на кальций, поэтому, попав в организм, накапливается в костях и находится в непосредственной близости к кроветворным тканям. Одним из продуктов расщепления ядер урана является радиоактивный Sr-90, который характеризуется относительно длительным периодом полураспада и, попав в биосферу, может длительное время участвовать в круговороте. Это изотоп, которого не существовало в природе до расщепления атома человеком. Небольшие количества Sr-90, содержащегося в осадках, выпавших после испытаний ядерного оружия и аварий на предприятиях ядерно-топливного цикла, мигрируют вместе с кальцием по пищевым цепям и накапливаются в костных тканях.