Ионизирующие излучения геосистем

Ионизирующие излучения геосистем обусловлены существованием нескольких источников, среди которых выделяют такие основные виды:

1) естественное (природное) излучение; 2)излучение окружающей среды от искусственных радионуклидов.

Естественные радионуклиды - обычная составная часть вещества геосистемы, а природный радиационный фон, приводящий к облучению любого объекта во внешней среде, - один из экологических факторов, воздействующих на все живое на Земле.

Живые организмы подвергаются непрерывному воздействию ионизирующих излучений от различных естественных источников. По вкладу в суммарное облучение растений, животных и человека в современный период природный радиационный фон превосходит многие другие источники. Мощность ионизирующих излучений от естественных источников изменяется в различных геосистемах и даже на ограниченных участках отдельных геосистем в широких пределах. Размеры этих колебаний представляют большой интерес, так как они обусловлены различиями внутренней структуры геосистемы.

Интерес к изучению распространения природных радинуклидов в геосистемах и к оценке естественного радиационного фона связан с необходимостью изучения изменчивости энергетических характеристик геосистем, последствий облучения растений, животных и человека от поступающих в геосистемы искусственных радиоактивных веществ, роста использования в различхы сферах хозяйственной деятельности человека ионизирующих излучений, а также технологического повышения радиационного фона. Сравнивать рост фона ионизирующих излучений в результате поступления в геосистемы радионуклидов целесообразно путем сопоставления этого прироста с естественным фоном. При таком сравнении правомерно допустить, что в процессе эволюции в геологически длительное время все живые организмы, включая человека, могли выработать механизмы адаптации к действию естественного фона.

В биосфере Земли встречается более 60 естественных радионуклидов, которые можно разделить на две категории: первичные и космогенные. Первичные естественные радионуклиды, в свою очередь, могут быть разделены на две группы: 1) радионуклиды, находящиеся вне радиоактивных рядов, включая продукты спонтанного деления тяжелых ядер; 2)радионуклиды урано-радиевого, актиниевого и ториевого рядов.

В первую группу входят 11 радиоизотопов элементов, находящихся в разных местах Периодической таблицы Д.И.Менделеева и характеризующихся длительными периодами полураспада - от 10⁷ до 10¹⁵ лет. Некоторые из них по происхождению связаны со спонтанным делением урана in situ. Полагают, что содержащиеся в оболочке Земли радионуклиды были образованы в период ее формирования как планеты. Вторую группу составляют 32 находящихся в биосфере радионуклида - продуктов распада долгоживущих изотопов урана и тория.

Космогенные радионуклиды образуются в основном в результате взаимодействия космического излучения с веществом атмосферы и в меньшей степени с веществом твердых оболочек Земли. После образования в атмосфере, космогенные радионуклиды поступают на земную поверхность с атмосферными осадками, взаимодействуют в газообразной форме с компонентами геосистем или, сорбируясь на твердых частицах в атмосфере, оседает с ними на Землю. Таким образом, поступают на земную поверхность по меньшей мере 14 радионуклидов.

Распределение источников ионизирующих излучений в компонентах геосистем

Почвенный покров. Присутствие естественных радионуклидов в почвах обеспечивает их поступление в растения, животных, воздух и воду, а затем по цепочке пища - человек - накопление в организме человека и связанное с этим облучение. Содержащиеся в почвенном покрове радионуклиды - один из основных компонентов естественного радиационного фона геосистем.

Естественные радионуклиды можно разделить на три группы: 1) радиону-клиды, период полураспада которых сравним с возрастом Земли (например, ⁴⁰К, ²³²Th, ²³⁸U ); 2) продукты распада урано-радиевого и ториевого рядов; 3) радионуклиды, образовавшиеся в результате взаимодействия космического излучения с веществом. В зависимости от концентрации в горных породах - источнике радиоактивных веществ для почв - содержание их в почвах может изменяться в 1000 раз. Наиболее высокие концентрации естественных радионуклидов характерны для кислых магматических пород и тяжелых по механическому составу глинистых пород, а низкие - для обломочных типа песков, песчаников и базальтов. Содержание первичных естественных радионуклидов, как правило, выше в изверженных породах типа гранитов и диоритов по сравнению с осадочными, хотя в осадочных породах (углях, горючих сланцах), содержащих органические остатки, концентрации первичных радионуклидов достаточно высокие.

Содержание и распределение первичных радионуклидов в почвах зависят от биохимических особенностей их миграции: концентрации этих радионуклидов меньше в почвах, характеризующихся выраженным течением элювиального процесса и гидроморфным режимом (почвы подзолистого ряда). В почвах аридных областей и регионов с умеренным увлажнением (серые лесные почвы, черноземы, сероземы) концентрация первичных радионуклидов выше.

Природные воды. Концентрации естественных радионуклидов в природных водах изменяется в весьма широких пределах в зависимости от генезиса вод, их физико-химического состава и т.п. В дождевой воде среди радионуклидов, образующихся в результате воздействия космического излучения, в небольших концентрациях присутствуют ³Не, ⁷Ве короткоживущие ³⁸СI и ³⁹Сl .

Таблица 5.