Бақылау сұрақтары:
1. Жердің табиғи радиациялық фонының геологиялық функциясын ата
2. табиғи радиациялық фонның радионуклидтерін ата.
космостық сәулелену дегеніміз не?
алғашқы космостық сәулелену атмосфераның заттарымен әсерлескенде түзлетін радионуклидтерді ата.
ДӘРІС № 3
Тақырыбы: Антропогенді радиациялық фон
Дәріс мазмұны:
Жасанды (глобаьды) концентрация және табиғи радионуклидтердің қайта бөлінуі
Ядролық-энергетикалық шығу тегі бар метоболитті экологиялық жаңа радиоактивті заттармен ортаның ластануы
жасанды радионуклидтермен және т.б. иондаушы сәуле көздерінің өндірісі және оларды ғылымда, медицинада, өндірісте қолданылу.
Әдебиет:
1. Пивоваров Ю.П., Михалев В.П., «Радиационная экология»,М, Академия, 2004г,18-29 б.
Мақсаты: антропогенді радиациялық фонмен, оның қоршаған ортаны ластауда және өндірісте, медицина мен ғылымда қолданумен таныстыру.
Незгі сөздер: цезий-137 (137Сs), стронций (Sг), плутоний (239Рu, 240Рu).
1. Жасанды арадиоактивті изотоптар - күрделі физикалық қондырғыда (ядролық реакторлар, тездеткіштер) ядролық реакциялар жасау нәтитижесінде алынды. Қазіргі кезде радиоактивтілік изототардың 200-ға жуық түрлері белгілі. Антропогендік ядролық-энергетикалық шығу тегі бар негізінен табиғатта ұзақ сақталатын радионуклидтерге цезий – 137, стронций – 90, плутоний – 239, 240 элементтері жатады. Бұл сәулеленушілердің радиоактивті ыдырау жылдамдығы ортада жинақталу жылдамдығынан төмен, сондықтан бұл радионуклидттер экожүйенің тұрақты фактроы қатарында тұрады. Әлемдік АТЭ-те, әскери ядролық қаруларды пайдаланғандда ядролық реакцияның жүруіне байланысты қоршаған ортада жасанды радионуклидтер пайда болады.
Цезий (137Сs) – қоршаған ортаның жаңа экологиялық радиоактивті құрамы. Планетамыздың Солтүстік жарты шарының экожүйесінде кездесетін цезийдің суммалы мөлшері Чернобльдегі АЭС – ның авариясының салдарынан әслеқайда көп (6 ГКи/жылына). Метоболитикалық сипаты бойынша калийға жақын, бірақ калидің табиғи радиациялық аналогынан қарағанда ол көп мөлшерде күшті γ-сәулелерін және жоғары энергиялы β-бөлшектерін шығарады. Ағзатағы зат алмасу процесінде көп қозғалмайды. Ағза ұлпасында қаныққанша жинақталады.
Стронций (90Sг), 137Сs сияқты жаңа экологиялық метоболит. Қоршаған ортаға түсі мөлшері цезиймен салыстырғанда 1,5-2 есе аз. Экожүйедегі, ағзадағы миграциялану сипатыуран-торий қатарының табиғи аналогтарына сәйкес. Сәулелену спекторы табиғи аналогтары үшін тән емес жоғары энергиялы β-бөлшектердің ағыны кіреді. Стронцийдің ағзадан шығуы қиын. Современные фоновые (равномерно распределенные) радиационные нагрузки от обоих излучателей крайне незначительны, < 5 мкбэр/год.
Плутоний (239Рu, 240Рu) және қоршаған ортаны ластаушы серіктері нептуний (), америций (237-242Аm), кюрий (238-250Сm). Қоршаған ортадағы мөлшері цезий мен стронций мөлшерінің жүзден бір бөлігі ғана. Миграциялану сипаты зерттелмеген. Химиялық қасиеті, спектрліжәне энергетикалық сипаты уран-торий қатарының табиғи аналогтарына сәйкес келеді.
Бақылау сұрақтары
1. Тбиғи радиациялық фонға антропогенді араласуды атаңыз.
Қандай фосфатты тыңайтқыштардың радиациактивтібелсенділігі жоғары
Шлактар аэрозольдер құрамына кіретін сәулеленушілерді ата
ядролық-энергетикалық шығу тегі бар радионуклидтер қандай сәулеленушілерге жатады
Ұзақ сақталатын радионуклидтерді ата, олардың маңызын көрсет.
ДӘРІС № 4
Тақырыбы: Радиоактивтілігі жоғары табиғи және антропогенді аномальды территориялар
Дәріс мазмұны:
Жоғары космостық сәулеленуі бар территориялар
Радиоактивтілігі жоғары территориялар
Күннің белсенділік әрекеті
Әдебиет:
Пивоваров Ю.П., Михалев В.П., «Радиационная экология»,М, Академия, 2004г,30-48 б.
Мақсаты: Жердің табиғи радиациялық фонымен және оның жіктелуі мен тіршілігінің ұзақтығыментаныстыру.
Негізгі сөздер: лучевые нагрузки, спектр радиации, монацитные районы.
1. К территориям с резко повышенными внешними лучевыми нагрузками на население относятся заселенные горные районы, плоскогорья Закавказья, Карпат, Италии, Альпийского пояса, Памира (Китай, Монголия, Таджикистан, Афганистан), Гималаев (Индия), северных широт (Норвегия, Дания, Исландия) и др. В целом на территориях с повышенным фоном внешних радиационных воздействий проживает 1 % населения Земли. Спектр радиации здесь смещен в сторону максимально проникающего в вещество, высокоэффективного при взаимодействии с биологическими началами, нейтронного излучения, превышающего «нормы» средних равнинных широт в десятки—сотни раз. Районы тем не менее обжиты и считаются более здоровыми по сравнению с равнинными территориями средних широт, отличаются более высокой здоровой детородной функцией коренного населения, а также большим разнообразием растительности. Периодически, с 11-летним циклом, резкое повышение излучений такого спектра (солнечная активность) испытывает все население планеты. Реакции при этом крайне противоположны.
К территориям с резко повышенной естественной радиоактивностью среды относятся территории с аномальной структурой земной коры, титанической и вулканической активностью, и связанным с этим проникновением радиоактивности в верхние слои литосферы, почву, биоценотический метаболизм. Наиболее известными районами высокой радиоактивности среды являются монацитные районы Керала (Индия), Рио-де-Жанейро (Бразилия), сланцевые и гранитные районы Франции, Урала, Тувы (Восточная Сибирь), ряд аналогичных районов Африки, Америки, Юго-Восточной Азии. Расчетные лучевые нагрузки на население превышают здесь фоновые величины в 5— 10 раз и более. До 30 % доз внутреннего облучения формируется от α-активных излучателей группы U — Тh с преимущественными лучевыми нагрузками на гонады, кроветворные ткани, мозг. Продолжительность жизни населения таких районов тем не менее выше средних, характерных для страны, значений. В эволюционном плане именно эти территории являлись местами наиболее эффективного видообразования.
Начало массивному радиоактивному загрязнению среды испытаниям ядерного оружия было положено США (общее число взрывов 1085, из них 205 в атмосфере) и последовавшему за ними СССР (общее число взрывов 715, из них 215 в атмосфере). Определенный вклад в радиационную деформацию среды внес Китай (35 ядерных взрывов, из них 22 в атмосфере) и в меньшей степени — Англия, Франция. К территориям с повышенной локальной загрязненностью среды от выпадений радиоактивных осадков (цезия, стронция, плутония, радиоактивного иода и др.) после испытаний относятся штаты Невада, Нью-Мексико (более 2 млн чел.), Семипалатинский полигон, Алтайский край, Новая Земля (около 3 млн чел.), некоторые районы Памира (несколько тысяч человек). Помимо испытаний в военных целях, ядерные взрывы использовались для геологической (нефть, газ) разведки. Общее число таких взрывов в США 27, в нашей стране — 115. Взрывы признаны нерентабельными и прекращены. Радиоактивная загрязненность среды прилегающих к полигонам редко заселенных территорий по цезию-137 составляет 0,07 — 0,1 Ки/км2, от глобальных выпадений — порядка (1—6) мКи/км2.
Работа атомных электростанций ведет к загрязнению среды радионуклидами того же состава, что и при ядерных взрывах. В нормальном режиме электростанция средней мощности выбрасывает в среду около 0,2 мКи/год активных радиационных метаболитов (цезия-137, стронцияи др.). В мире в настоящее время работает свыше 500 мощных ядерно-энергетических блоков (суммарный выброс в среду активных метаболитов в норме равен ~ 1 Ки/год) и примерно такое же количество исследовательских и узкоцелевых реакторов. Работа АЭС связана тем не менее с авариями, с частотой, близкой к одной аварии в год. Каждая из них сопровождается дополнительным загрязнением среды, превышающим нормальный (допустимый) режим загрязнения среды минимум в сотни раз, в радиусе от 50 до 500 км (Уиндс-Кейл, Англия) от реактора. Равномерное кумулятивное фоновое загрязнение среды от таких источников происходит преимущественно в северном полушарии планеты, при микролокальных (в экосистемных масштабах) концентрациях фактора в индустриальных центрах промышленно развитых стран (Нью-Йорк, Дрезден, Шиппенгорт и др.).
К военным источникам радиоактивного загрязнения среды относятся военно-морские базы АПЛ, ядерные центры России, США, Англии, Франции, Китая, выполняющие отработку технологий, перезарядку ядерных зарядов, пуск реакторов, захоронение отходов. Местоположение таких баз (побережья морей, бухты, заливы, малозаселенные территории) указывает на риск микролокального загрязнения среды ядерным топливом (ураном, плутонием), продуктами их распада и деления (цезием, стронцием и др.) при минимальном воздействии на население. Загрязнение незначительно, за исключением аварии на военно-ядерном центре России «Челябинск-40» («Маяк») в 1957 г, охватившей территорию с населением 3 млн 548 тыс. чел. (Челябинская, Тюменская, Свердловская области). Площадь территорий с загрязнением среды активностью свыше 0,1 Ки/км2 по стронцию-90 (основному радионуклиду взрыва) составила 23 тыс. км2 с численностью населения 270 тыс. чел.
Авария на ЧАЭС является крупнейшей аварией в мире, эквивалентной локальной ядерной войне. Первичный выброс в среду це-зия-137 составил 2 мКи, иода-131, стронция, плутония и других радионуклидов — 20 мКи. Глобальным выпадениям радиоактивных осадков были подвержены практически все страны Европейского континента, Средней Азии. Но наиболее массивны загрязнения России, Украины, Беларуси. Суммарная площадь территорий, загрязненных в катастрофически громадных размерах, > 40 Ки/км2, составила 7000 км2 Х2000 км2 в России). Срочно эвакуировалось свыше 130 тыс. чел. Для экстренной (неэффективной) дезактивации территорий было снято около 200 тыс. м2 грунта, заасфальтировано 2500 км дорог. Общая площадь С5 — 8г — Ри-загрязненности России свыше 1 Ки/км2 составила 147 тыс. км2 с 4270 населенными пунктами и общей численностью населения порядка 3 млн чел. Треть населения (783 тыс.) — дети. В Беларуси аналогичным последствиям подвержены 20% населения, на Украине — 30%. Наиболее подверженными радиационным воздействиям в России оказались Брянская, Калужская, Тульская, Воронежская области.
Контрольные вопросы
1.Как в зависимости от географического расположения изменяются естественные фоновые излучения.
Какие антропогенные излучатели включены в состав современной среды.
Перечислите источники антропогенных излучателей.
Какими факторами обусловлена радиационная нагрузка на природную среду и человеческий организм
Какими дополнительными нагрузками дополняются экосистемные радиационные воздействия.
ДӘРІС № 5
Тақырыбы: Экожүйедегі (атмосферада) ядролық-энергетикалық шығу тегі бар табиғатта ұзақ уақыт сақталатын радионуклидтердің әрекеті
Дәріс мазмұны:
Атмосфераның ластану механизмі
Ядролық отынды өңдеу нәтижесіндегі атмосфераның ластануы
Радиоактивті криптоп, тритий және олардың атмосфераға әсері
Әдебиет:
Пивоваров Ю.П., Михалев В.П., «Радиационная экология»,М, Академия, 2004г, 48-53 б.
Учебные цели: получить представление о механизмах загрязнения атмосферы радионуклидами.
ключевые слова: полу-осаждение, осаждение, радиоактивные аэрозоли.
Вопросы
1. Большая часть радиоактивных газо-аэрозольных выбросов ядерных установок попадает в тропосферу с последующим вовлечением в формирование облаков, сорбцией аэрозолями воздушных масс и выпадением с осадками либо «сухими» гравитационными осаждениями в составе дисперсных (преимущественно техногенных) частиц. Скорость осаждения подчиняется экспоненциальному закону с периодом полуосаждения 20 — 40 сут.
2.Осаждение частиц, ушедших в стратосферу (испытания ядерного оружия, авария на ЧАЭС), происходит крайне медленно вследствие постоянных горизонтальных воздушных течений по параллелям, вовлекающих в движение радиоактивные аэрозоли со скоростью порядка 100 км/ч, и постоянных турбулентных токов от подлежащих плотных воздушных масс, препятствующих осаждению. Наибольшая часть постепенных осаждений происходит на широтах 40 — 50° при максимуме выпадений весной — в начале лета. Накапливаемые дозы от атмосферных загрязнений от АЭС крайне невелики: (0,1 + 30) ■ 10~3 чел- Гр на 1 МВт выбрасываемой энергии.
Контрольные вопросы
1.Что происходит при попадании радиоактивных аэрозолей в тропосферу.
2. Механизм загрязнения атмосферы долгоживущими радионуклидами ядерно - энергетического происхождения.
3.Что происходит с облаком, ушедшим в «резервуар» антропогенных радионуклидов.
4. Расскажите о поведении короткоживущих радионуклидов
5 Что вы знаете о твэлах (тепловыделяющих элементах).
6. Особенности загрязнения атмосферы криптоном.
7. Назовите состав аэрозолей выбрасываемых в атмосферу вследствии аварийной утечки.
8.Как ведут себя долгоживущие радионуклиды ядерно-энергетического присхождения в атмосфере.
Каковы особенности поведения инертных радиоактивных газов в воздушной среде
ДӘРІС № 6
Тақырыбы: Топырақ және су экожүйедегі ядролық-энергетикалық шығу тегі бар табиғатта ұзақ уақыт сақталатын радионуклидтердің әрекеті
Дәріс мазмұны:
Топырақтағы ядролық-энергетикалық шығу тегі бар ұзақ уақыт сақталатын радионуклидтердің әрекеті
Судағы ядролық-энергетикалық шығу тегі бар ұзақ уақыт сақталатын радионуклидтердің әрекеті
Әдебиет:
Пивоваров Ю.П., Михалев В.П., «Радиационная экология»,М, Академия, 2004г, 53-61 б.
Учебные цели: довести до сведения, что долгоживущих радионуклидов ядерно-энергетического происхождения не поддаются радиационной очистке и выбрасываются в атмосферу
ключевые слова: ионная сорбция, сидементация, миграция, гомеостаз.
Вопросы:
1. Инертные радиоактивные газы, преимущественно криптон-85 (85Кг), не поддаются радиационной очистке и выбрасываются в атмосферу при эксплуатации ядерных энергетических установок, переработке ядерных топлив в количествах 400 Ки (14,8 гБк) на 1 МВт вырабатываемой электроэнергии.| Радиационная нагрузка от воздействия_фактора не-значительна и составляет 7 чел. ■ мкГр на 1 МВт электроэнергии. Вместе., с тем диффузное (нехарактерное для естественных радиоактивных газов) накопление криптона в атмосфере и соответственно диффузная ионизация воздуха — причина резко повышенной ионной сорбции токсических (сульфатных и нитратных) загрязнителей воздушными мелкодисперсионными каплями воды атмосферы с последующим ростом «кислых» туманов, дождей и, как следствие, хронической ингаляции, падением иммунитета, ростом респираторных заболеваний, ухудшением репродуктивных функций жителей (преимущественно промышленных городов). В экосистемном плане диффузная ионизация воздушных масс и связанная с этим повышенная седиментационная активность воздуха ведут и к изменениям радиационного баланса Земли, диффузному росту температуры атмосферы, температурным инверсиям с последующим изменением климата.
Почвенные процессы обмена относятся к числу начальных (интимных) звеньев многофакторных экосистемных процессов, меняющихся при незначительных, в том числе и радиационных, изменениях среды. Уровни организации, а следовательно, и радиочувствительности активных биологических начал почв (сапрофитных одноклеточных, растений, червей, насекомых) чрезвычайно разны. Поэтому внесение в почву дополнительного биологически активного радиационного фактора, с последующим расслоением ответов «повреждения — стимулы», может проявиться резким нарушением экосистемного гомеостаза. Почва, кроме того, является начальным звеном миграции радионуклидов по биологическим цепям с неизбежной конечной кумуляцией в организме человека.
Различают горизонтальную и вертикальную миграции радионуклидов в почвах. Горизонтальная миграция характерна для радионуклидов свежих радиоактивных загрязнений, до включения в звенья почвенного метаболизма. Скорость такой миграции, характер перераспределения связаны с выпадением осадков, таянием снега, зависит от рельефа местности (скопление в низинах и «самоочищение» высоко расположенных участков почв).
Вертикальная миграция зависит от радиационной емкости почв (ее сорбционной емкости, химических свойств, определяющих скорость образования нерастворимых соединений с радиоизотопами, биологической поглотительной активности, скорости включения в состав микрофлоры и дальнейшие звенья обмена). Наибольшей радиационной емкостью обладают чернозем, почва лесной подстилки, наиболее выраженной по отношению к калиевому аналогу почвенного метаболизма цезия. Стронций, кальциевый аналог обмена, плохо захватывается живой (активной) компонентой почв и значительно быстрее мигрирует в глубоко-лежащие слои.
Наиболее мощная составляющая миграции — биогенная концентрация радионуклидов. Скорость ее зависит от степени экосистемной «новизны», растворимости радиационного фактора и его соединений, влажности, температуры почв, концентрации ионов в почвенной среде. Максимальная скорость включения радионуклидов в биогенный метаболизм характерна для слабощелочных и нейтральных почв;'в кислых почвах радионуклиды «консервируются» на более долгосрочные периоды. Наиболее доступен для корневых систем почв 905г. Коэффициент перехода 137С5 в сельскохозяйственные культуры нижеГПереходу радионуклидов из органической формы в минеральную (с последующим резким снижением миграции по биологическим цепям) способствует глубокая вспашка почв. Блокаде почвенного метаболизма способствует внесение в почву нерадиоактивных конкурентов почвенного метаболизма радионуклидов — кальция, калия. Интегральный показатель почвенной миграции радионуклидов — период полуочищения корнеобитаемых слоев от радионуклидов цезия и стронция максимален для дерново-подзолистых (характерных для загрязненных районов России) почв и равен 129 годам; для чернозема, а также торфяных почв эта величина значительно ниже (порядка 30 лет).
К наиболее массивным почвенным метаболитам, длительно сохраняющимся в поверхностных почвенных слоях, относится плутоний^Из-лучатель регистрируется в виде «горячих частиц» диоксида плутония, диаметром 10 мкм и активностью частиц порядка 1 мБк. Регистрируемое в почвах соотношения радионуклидов С$: 5г: Ри = 1: 0,1:0,0012, формируемых эффективных доз 1:0,25 :0,01.
2. Водная поверхность Земли, площадь которой составляет 2/з общей земной поверхности, является ведущим акцептором глобальных радиоактивных загрязнений воздушной среды. В морские воды попадает до 80 % радиоактивных загрязнений от непосредственного осаждения на поверхность и со стоками талых, дождевых, речных вод, со взвешенными и растворенными радионуклидами. Практический интерес представляет поведение радионуклидов в прибрежных водах, лагунах, водных пространствах над континентальным шельфом, с глубиной < 1 км.
До 70 % поступающих на водную поверхность радионуклидов содержатся здесь в верхних слоях воды, поглощаясь обязательным составляющим водных экосистем — фито-, зоопланктоном. Скорость обмена и коэффициент накопления радионуклидов этим звеном водной радиационной миграции достигают 10 000. Высокая пролиферативная активность клеточной массы с последующим осаждением ее омертвевшего звена ведет к эффективному захвату 99 % загрязняющих поверхностную водную среду радионуклидов и их переходу в донные отложения.
Около 20 — 30% радиоактивных загрязнений находятся на глубине до > 700 м. Миграция (и естественная дезактивация водной среды) осуществляется здесь по более высоким, но менее эффективным трофическим цепям, с меньшими (в десятки — сотни раз) коэффициентами накопления радионуклидов в теле рыб. В донных отложениях характер миграции близок к почвенному. Коэффициенты накопления радионуклидов наиболее велики для высших водных растений, моллюсков.
Скорость миграции радионуклидов в пресных водоемах значительно выше, что связано с постоянным солевым дефицитом, характерным для биомассы этой среды. Пресноводные одноклеточные, как и планктон морей, являются основным звеном естественной биологической дезактивации воды. Процесс протекает здесь значительно быстрее и как следствие радиационной биологической стимуляции сорбционной способности биосистем. Время полуочищения непроточных водоемов средних широт от цезий-стронциевых загрязнений среды составляет 10 —20 лет. В реках процесс протекает с большей (в десятки — сотни раз) скоростью, усиливаясь стоком загрязнений в морские воды. Накопление радионуклидов в донных отложениях пресных водоемов в отличие от морей невелико, превышает радиоактивность воды в 5—10 раз.
Накопление радионуклидов в подземных ненапорных грунтовых водах незначительно вследствие задержки радионуклидов в почвах. В напорные артезианские воды радионуклиды ядерно-энергетического происхождения не проникают.
Контрольные вопросы
1. Как ведут себя долгоживущие радионуклиды ядерно-энергетического происхождения в почве?
2.Как ведут себя долгоживущие радионуклиды ядерно-энергетического происхождения в морской воде?
3.Как ведут себя долгоживущие радионуклиды ядерно-энергетического происхождения в реках, озерах, подземных водах ?
4.Расскажите о техногенном токсико-химическом фоне радиационных экосистемных воздействий ?
ДӘРІС № 7
Тақырыбы: Экожүйедегі ядролық-энергетикалық шығу тегі бар табиғатта ұзақ уақыт сақталатын радионуклидтердің әрекеті (жалғасы)
Дәріс мазмұны:
Азық-түлік құрамындағы радионуклидттер
Техногенді радиациялық және токсихохимиялық факторлардың экожүйеге әсері
Әдебиет:
Пивоваров Ю.П., Михалев В.П., «Радиационная экология»,М, Академия, 2004г, 64-67 б.
Учебные цели: По окончания изучения темы слушатели должны знать, что отличительной особенностью экосистемного метаболизма загрязнителей является их способность при переходе из первичного звена миграции в последующие превращаться в новые, более токсичные формы.
Достарыңызбен бөлісу: |