Войти
Окружающая среда радиоактивность создается радиоактивными материалами в человеке окружающая среда. Хотя некоторые радиоизотопы, такие как стронций-90 (Sr) и технеций-99 (Tc), встречаются только на Земле как результат деятельности человека, и некоторые изотопы, такие как калий-40 (K), присутствуют только в результате естественных процессов, некоторые изотопы, например тритий (H), полученный как в результате естественных процессов, так и в результате деятельности человека. На концентрацию и расположение некоторых природных изотопов, особенно урана-238 (U), может повлиять деятельность человека.
Радиоактивность присутствует везде, и так было с момента образования земли. Естественная радиоактивность, обнаруженная в почве, в основном связана со следующими четырьмя естественными радиоизотопами: K, Ra, U и Th. В одном килограмме почвы калий-40 составляет в среднем 370 Бк радиации с типичным диапазоном 100-700 Бк; остальные дают около 25 Бк, с типичными диапазонами 10–50 Бк (7–50 Бк для Th). Некоторые почвы могут сильно отличаться от этих норм.
Недавний отчет о реке Сава в Сербии предполагает, что многие из речных илов содержат около 100 Бккг природные радиоизотопы (Ra, Th и U). Согласно Организации Объединенных Наций нормальная концентрация урана в почве составляет от 300 мкг кг до 11,7 мг кг. Хорошо известно, что некоторые растения, называемые гипераккумуляторами, способны поглощать и концентрировать металлы в своих тканях; йод был впервые выделен из морских водорослей в Франции, что позволяет предположить, что морские водоросли являются гипераккумулятором йода.
Синтетические радиоизотопы также могут быть обнаружены в иле. Басби цитирует отчет Гарланда и др. Об активности плутония в приливных отложениях Уэльса. (1989), из которого следует, что чем ближе объект к Селлафилд, тем выше концентрация плутония в иле. Некоторая связь между расстоянием и активностью может быть замечена в их данных, когда они построены на экспоненциальной кривой, но разброс точек велик (R = 0,3683).
дозы на душу населения щитовидной железы в континентальной части США в результате всех путей облучения в результате всех атмосферных ядерных испытаний, проведенных в Неваде Испытательный участок с 1951 по 1962 год. Дополнительную радиоактивность в биосфере, вызванную деятельностью человека из-за выбросов антропогенной радиоактивности и естественных радиоактивных материалов (NORM), можно разделить на несколько классов.
Просто потому, что радиоизотоп попадает на поверхность почвы, не означает, что он попадет в пищевую цепочку человека. После выброса в окружающую среду радиоактивные материалы могут достигать людей различными путями, и химический состав элемента обычно определяет наиболее вероятный путь.
Переносимый по воздуху радиоактивный материал может воздействовать на людей разными путями. Иржи Хала в своем учебнике «Радиоактивность, ионизирующая радиация и ядерная энергия» утверждает, что крупный рогатый скот передают людям, потребляющим молоко, только меньшую часть стронция, цезия, плутония и америция. 202>и мясо. На примере молока: если корова ежедневно потребляет 1000 Бк предшествующих изотопов, то молоко будет иметь следующие функции.
В учебнике Иржи Хала говорится, что почвы сильно различаются по способности связывать радиоизотопы, частицы глины и гуминовые кислоты могут изменять распределение изотопы между почвенной водой и почвой. Коэффициент распределения K d представляет собой отношение радиоактивности почвы (Бк · г) к радиоактивности почвы (Бк · мл). Если радиоактивность прочно связана с минералами в почве, то меньше радиоактивности может быть поглощено зерновыми культурами и травой, растущей в почве.
Уровни радиоактивности в стекле Тринити из двух разных образцов, измеренные с помощью гамма-спектроскопии на кусках стекла Одним из наиболее значительных источников антропогенной радиоактивности является ядерное оружие тест. Стекловидный тринитит, созданный первой атомной бомбой, содержит радиоизотопы, образованные нейтронной активацией и ядерным делением. Кроме того, присутствуют некоторые природные радиоизотопы. В недавней статье сообщается об уровнях долгоживущих радиоизотопов в тринитите. Тринитит был образован из полевого шпата и кварца, которые расплавлялись под действием тепла. Были использованы два образца тринитита, первый (левые столбцы на графике) был взят на расстоянии от 40 до 65 метров от нулевой точки, а другой образец был взят из более далекого от нулевой точки точка.
Eu (период полураспада 13,54 года) и Eu (период полураспада 8,59 года) были в основном сформированы нейтронной активацией европия в почве, т.е. Ясно, что уровень радиоактивности для этих изотопов является самым высоким там, где доза нейтронов на почву была больше. Часть Co (период полураспада 5,27 года) образуется в результате активации кобальта в почве, но часть также образуется в результате активации кобальта в стали . (100 футов) башня. Этот Co из башни был бы разбросан по территории, уменьшая разницу в уровнях почвы.
Ba (период полураспада 10,5 года) и Am (период полураспада 432,6 года) обусловлены нейтронной активацией бария и плутония внутри бомбы. барий присутствовал в форме нитрата в используемых химических взрывчатых веществах, тогда как плутоний был используемым делящимся топливом.
Уровень Cs выше в образце, который находился дальше от нулевой точки - считается, что это связано с тем, что предшественники Cs (I и Xe) и, в меньшей степени, сам цезий изменчивы. Естественные радиоизотопы в стекле примерно одинаковы в обоих местах.
Осадки вокруг участка Тринити. Радиоактивное облако двинулось на северо-восток с высокими уровнями рентгена в пределах примерно 100 миль (160 км). Действие нейтронов на конюшню изотопы могут образовывать радиоизотопы, например, нейтронная бомбардировка (нейтронная активация) азота -14 образует углерод -14. Этот радиоизотоп может выделяться из ядерного топливного цикла ; это радиоизотоп, ответственный за большую часть дозы, получаемой населением в результате деятельности ядерной энергетики промышленности.
Испытания ядерных бомб повысили удельную активность углерода, тогда как использование ископаемого топлива уменьшило его. Подробнее см. Статью о радиоуглеродном датировании.
Выбросы ядерных станций в рамках ядерного топливного цикла вносят продукты деления в окружающую среду. Выбросы от заводов по переработке ядерных материалов, как правило, представляют собой средне- и долгоживущие радиоизотопы; это связано с тем, что ядерному топливу дают остыть в течение нескольких лет перед его растворением в азотной кислоте. Выбросы в результате аварий на ядерном реакторе и взрывов бомб будут содержать большее количество короткоживущих радиоизотопов (когда количества выражены в активности Бк )).
Доза внешнего гамма-излучения для человека, находящегося на открытом воздухе возле Чернобыльской АЭС. 
Вклад различных изотопов в дозу (в воздухе), вызванную на загрязненной территории в время вскоре после аварии. Это изображение было составлено с использованием данных из отчета ОЭСР, корейской таблицы изотопов и второго издания «Радиохимического руководства». Примером короткоживущего продукта деления является йод-131, это также может быть образовано как продукт активации в результате активации нейтрона теллура.
как при выпадении бомбы, так и при выбросе в результате аварии энергетического реактора, короткоживущие изотопы вызывают мощность дозы в первый день будет намного выше, чем то, что будет на том же месте много дней спустя. Это справедливо, даже если не предпринимаются попытки обеззараживания. На графиках ниже показаны общая мощность дозы гамма-излучения и доля дозы от каждого основного изотопа, выпущенного в результате аварии на Чернобыльской АЭС.
Примером среды является Cs, период полураспада которой составляет 30 лет. Цезий выделяется в осадках бомбы и в процессе ядерного топливного цикла. Была написана статья о радиоактивности устриц, обнаруженных в Ирландском море, которые были обнаружены с помощью гамма-спектроскопии как содержащие Ce, Ce, Ru, Ru, Cs, Zr и Nb. Кроме того, был обнаружен продукт активации цинк (Zn), что, как полагают, происходит из-за коррозии оболочки твэлов из магнокс в бассейнах выдержки. Концентрация всех этих изотопов в Ирландском море, связанная с ядерными установками, такими как Селлафилд, за последние десятилетия значительно снизилась.
Важной частью выброса Чернобыля был цезий-137, этот изотоп ответственен за большую часть длительного (по крайней мере, через год после пожара) внешнего облучения, которое произошло в сайт. Изотопы цезия в выпадениях повлияли на сельское хозяйство. [2]
Большое количество цезия было выделено во время аварии в Гоянии, когда радиоактивный источник (предназначенный для медицинского использования) был украден, а затем разбит во время попытки переработать его в металлолом металл. Аварию можно было остановить в несколько этапов; во-первых, последние законные владельцы источника не смогли организовать хранение источника в надежном и безопасном месте; во-вторых, взявшие металлолом рабочие не узнали маркировки, указывающей на то, что это был радиоактивный объект.
Soudek et al. сообщил в 2006 г. подробности поглощения Sr и Cs подсолнечником, выращенным в гидропонных условиях. Цезий был обнаружен в жилках листьев, в стебле и в верхушечных листьях. Выяснилось, что в растение попало 12% цезия и 20% стронция. В этой статье также сообщается о влиянии ионов калия, аммония и кальция на поглощение радиоизотопов.
Цезий прочно связывается с глиной минералами, такими как иллит и монтмориллонит ; следовательно, он остается в верхних слоях почвы, где к нему могут получить доступ растения с неглубокими корнями (например, трава). Следовательно, трава и грибы могут нести значительное количество Cs, которое может передаваться людям через пищевую цепь. Одним из лучших способов борьбы с Cs в молочном животноводстве является перемешивание почвы путем глубокой вспашки. Это приводит к тому, что Cs оказывается вне досягаемости мелких корней травы, следовательно, уровень радиоактивности в траве будет снижен. Кроме того, после ядерной войны или серьезной аварии удаление верхних нескольких сантиметров почвы и их захоронение в неглубокой траншее снизит долгосрочную дозу гамма-излучения до человек из-за Cs as гамма фотоны будут ослабляться при прохождении через почву. Чем дальше траншея находится от людей и чем глубже траншея, тем выше степень защиты, которую будет обеспечивать человеческое население.
В животноводстве важной мерой против Cs является кормление животных небольшим количеством берлинской синей. Это соединение железа калия цианид действует как ионообменник. Цианид настолько прочно связан с железом, что человеку безопасно съесть несколько граммов берлинской лазури в день. Бирюзовая лазурь уменьшает биологический период полураспада (не путать с ядерным периодом полураспада ) цезия). Физический или ядерный период полураспада Cs составляет около 30 лет, что является постоянной величиной и не может быть изменен; однако биологический период полураспада будет меняться в зависимости от природы и привычек организма, для которых он выражен. Цезий в организме человека обычно имеет период биологического полураспада от одного до четырех месяцев. Дополнительным преимуществом берлинской лазурки является то, что цезий, который удаляется из животных в помете, находится в форме, недоступной для растений. Следовательно, он предотвращает переработку цезия. Форма берлинской лазури, необходимая для лечения людей или животных, относится к особому сорту. Попытки использовать марку пигмента , используемую в красках, не увенчались успехом.
Примеры долгоживущих изотопов включают йод -129 и Tc-99, период полураспада которых составляет 15 миллионов и 200000 лет соответственно.
В популярной культуре плутоний считается высшей угрозой для жизни и здоровья, что неверно; Хотя употребление плутония в пищу вряд ли будет полезно для здоровья, другие радиоизотопы, такие как радий, более токсичны для человека. Несмотря на это, по возможности следует избегать введения трансурановых элементов, таких как плутоний, в окружающую среду. В настоящее время деятельность отрасли ядерной переработки является предметом больших дискуссий, поскольку один из опасений тех, кто выступает против этой отрасли, заключается в том, что большие количества плутония будут либо неправильно обработаны, либо выброшены в окружающую среду.
В прошлом одним из крупнейших выбросов плутония в окружающую среду было испытание ядерной бомбы.
Cosmogenic изотопы (или космогенные нуклиды ) - редкие изотопы, образующиеся, когда высокоэнергетические космические лучи взаимодействуют с ядром in situ атом. Эти изотопы производятся в земных материалах, таких как скалы или почва, в атмосфере Земли и во внеземных объектах, таких как метеориты. Измеряя космогенные изотопы, ученые могут получить представление о ряде геологических и астрономических процессов. Существуют как радиоактивные, так и стабильные космогенные изотопы. Некоторыми из этих радиоизотопов являются тритий, углерод -14 и фосфор -32.
Вот список радиоизотопов, образовавшихся в результате воздействия космических лучей на атмосферу; список также содержит способ производства изотопа. Эти данные были получены из отчета SCOPE50, см. Таблицу 1.9 главы 1.
| Изотоп | Способ образования |
|---|---|
| ³H (тритий) | N (n, C) ³H |
| Be | Расщепление (N и O) |
| Be | Расщепление (N и O) |
| C | Расщепление ( N и O) |
| C | N (n, p) C |
| F | O (p, n) F и расщепление (Ar) |
| Na | Расщепление (Ar) |
| Na | Расщепление (Ar) |
| Mg | Расщепление (Ar) |
| Si | Расщепление (Ar) |
| Si | Расщепление (Ar) |
| P | Расщепление (Ar) |
| Cl | Расщепление (Ar) |
| S | Расщепление (Ar) |
| Cl | Cl (n,) Cl |
| Ar | Cl (p, n) Ar |
| Cl | Расщепление (Ar) |
| Ar | Ar (n,) Ar |
| Cl | Ar (n, np) Cl растрескивание (Ar) |
| Ar | Ar (n,) Ar |
| Kr | Kr (n,) Kr |
Уровень бериллия -7 в воздухе связан с циклом солнечного пятна, так как излучение от солнца формирует Это радиоизотоп в атмосфере. Скорость, с которой он передается с воздуха на землю, частично зависит от погоды.
Скорость доставки Бе-7 с воздуха на землю в Японии (источник М. Ямамото и др., Journal of Environmental Radioactivity, 2006 г., 86, 110-131) | элемент | масса | полужизнь ( лет) | типичное приложение |
|---|---|---|---|
| гелий | 3 | - стабильный - | датирование экспонирования оливин -содержащих пород |
| бериллий | 10 | 1,36 миллиона | датирование экспонирования кварц -содержащих пород, отложения, датировка ледяных кернов, измерение скорости эрозии |
| углерод | 14 | 5,730 | датировка органического вещества, вода |
| неон | 21 | - стабильная - | датировка очень стабильные, подвергавшиеся длительному воздействию поверхности, включая метеориты |
| алюминий | 26 | 720,000 | датирование горных пород, осадок |
| хлор | 36 | 308,000 | датирование воздействия горные породы, подземные воды индикатор |
| кальций | 41 | 103,000 | датировка обнажения карбонатных пород |
| йод | 129 | 15,7 миллиона | индикатор подземных вод |
Потому что космогенные изотопы имеют длительный период полураспада (от тысяч до миллионов лет), ученые считают их полезными для геологического датирования. Космогенные изотопы производятся на поверхности Земли или вблизи нее и поэтому обычно применяются для задач измерения возраста и скорости геоморфических и осадочных событий и процессов.
Конкретные применения космогенных изотопов включают:
Для измерения космогенных изотопов, образующихся в твердых земных материалах, таких как горные породы, образцы, как правило, сначала подвергаются процессу механического разделения. Образец является измельченным и желательным материалом, таким как определенный минерал (кварц в случае Be-10), отделяется от нежелательного материала с помощью разделения по плотности в тяжелой жидкой среде, такой как (LST). Затем образец разделяется После добавления обычного изотопного носителя (носитель Be-9 в случае Be-10) водный раствор очищается до оксида или другого чистого твердого вещества.
Наконец, отношение редкого космогенного изотопа к общему изотопу измеряется с помощью ускорителя масс-спектрометрии. Исходная концентрация космогенного изотопа в образце затем рассчитывается с использованием измеренного изотопного отношения, массы образца и массы носителя, добавленного к образцу.
Скорость осаждения свинца-210 как функция времени, наблюдаемая в Японии Радий и радон, являются в окружающей среде, потому что они являются продуктами распада урана и тория.
. Выброшенный в воздух радон (Rn) распадается на Pb и другие радиоизотопы, а уровни Pb измерить можно. Скорость осаждения этого радиоизотопа зависит от погоды. Ниже приведен график скорости осаждения, наблюдаемой в Японии.
уран - свинец датирование обычно проводится на минерале циркон (ZrSiO 4), хотя могут использоваться и другие материалы. Циркон включает в свою кристаллическую структуру атомы урана в качестве заменителя циркония, но сильно отвергает свинец. Он имеет высокую температуру блокировки, устойчив к механическим воздействиям и химически инертен. Циркон также образует несколько кристаллических слоев во время метаморфических событий, каждый из которых может фиксировать изотопный возраст события. Их можно датировать с помощью ионного микрозонда SHRIMP ion.
Одним из преимуществ этого метода является то, что любой образец обеспечивает два тактовых генератора, один основан на распаде урана-235 до свинца-207 с периодом полураспада около 703 миллионов лет, и один основан на распаде урана-238 до свинца-206 с периодом полураспада около 4,5 миллиардов лет и обеспечивает встроенную перекрестную проверку, позволяющую точно определить возраст образца, даже если часть свинца была потеряна.
