Тема 6. Радіоекологія

Радіоекологія - це розділ радіобіології, що вивчає концентрації та міграцію радіоактивних речовин в біосфері та вплив їх іонізуючого випромінення на живі організми та їх угруповання. Сільськогосподарська радіоекологія – аналогічно в об'єктах сільськогосподарського виробництва і вплив їх на сільськогосподарські рослини і тварин.

Особливо важливим є розв'язання наступних проблем у галузі радіоекології: міграція радіонуклідів у харчових ланцюжках організмів і насамперед у ланцюжку ґрунт - сільськогосподарські рослини - сільськогосподарські тварини - людина; припинення чи послаблення екологічних зв'язків на будь-якій ділянці цього шляху як наслідок дезактивації сільськогосподарських угідь, водойм, забруднених радіонуклідами, або створення спеціальних засобів запобігання та зниження надходження їх у тваринні і людські організми; виявлення територій суші й акваторій, забруднених радіоактивними речовинами.

Головні завдання сільськогосподарської радіоекології - вивчення міграції радіоактивних речовин в об'єктах навколишнього середовища і

сільськогосподарського виробництва, шляхів, якими радіоактивні речовини потрапляють в організми сільськогосподарських рослин і тварин і

нагромаджуються в них; дії іонізуючого випромінення інкорпорованих (що потрапили в організм) радіоактивних речовин на сільськогосподарські рослини і тварин; розробка заходів щодо запобігання надходженню та нагромадженню радіоактивних речовин у продукції сільськогосподарського виробництва.

6.1. Джерела радіоактивного забруднення об’єктів навколишнього середовища

На живі організми в навколишньому середовищі можуть водночас

діяти кілька джерел іонізуючого випромінення, серед яких основними є: 1) природне випромінення, 2) випромінення внаслідок використання штучних радіонуклідів, 3) випромінення від джерел, що застосовуються в медицині і побуті, і 4) професійне опромінення. Перші дві групи джерел стосуються

опромінення всього живого, в тому числі і об'єктів сільськогосподарського виробництва, дві останні - лише людини.

6.1.1. Природні джерела

Природне випромінення є складовою частиною біосфери, екологічним

фактором, який впливає на всі живі організми і створює таким чином природний радіаційний фон. Воно утворюється за рахунок трьох джерел: 1) космічного випромінення, 2) випромінення зовнішніх земних джерел і 3) випромінення внутрішніх джерел.

У космічному випроміненні виділяють галактичне випромінення, яке являє собою потік частинок високої енергії, переважно протонів - первинне випромінення, а також створене ними в атмосфері Землі внаслідок взаємодії з атомними ядрами її компонентів - вторинне випромінення, в якому

зустрічаються нейтрони, протони, електрони, мезони, мюони та ін. Більшість частинок первинного космічного випромінення має енергію понад 10⁹ еВ (1

ГеВ), а енергія окремих з них досягає 10²⁰-10²¹ еВ і більше. Для порівняння, енергія рентгенівського випромінення становить 0,12 · 10³ еВ.

Сонячне космічне випромінення, яке порівняно з галактичним має низьку енергію (близько 4 · 10¹⁰ еВ), не спричинює помітного збільшення дози випромінення на поверхні Землі, значною мірою затримуючись і розсіюючись в атмосфері. Внаслідок цього, звичайно, інтенсивність космічного випромінення залежить від географічного розташування об'єкта і збільшується відповідно до висоти морського рівня.

В результаті взаємодії космічного випромінення з ядрами атомів кисню, азоту, аргону атмосфери утворюються космогенні радіонукліди, що потім надходять на земну поверхню з атмосферними опадами. Ця група представлена радіонуклідами з періодами напіврозпаду від 32 хвилин до 7,4 ·

10⁵ років (таблиця 27).

27. Характеристика радіонуклідів, індукованих космічним випроміненням

Радіонуклід	Швидкість утворення, ат/см^2·с	Період піврозпаду	Енергія випромінень, Ев, кеВ
^3H	0.20	124 року	18.6
^7Be	8.1·10^-^2	53 дні	3.3
^10Be	4.5·10^-^2	2.5·10^5років	555
^1^4C	2.5	5730 років	156
^22Na	8.6·10^-^5	2.6 року	545 (β^+)
^24Na	3.0·10^-^5	15 год	1389
^28Mg	1.7·10^-^4	21.2 год	460
^26Al	1.7·10^-^4	7.4·10^5років	1170 (β^+)
^3^1Si	4.4·10^-^4	2.6 год	1480
^3^2Si	1.6·10^-^4	700 років	210
^3^2P	8.1·10^-^4	14.3 дні	1710
^3^3P	6.8·10^-^4	25 днів	248
^3^5S	1.4·10^-^3	87 днів	167
^3^8S	4.9·10^-^5	2.87 год	3000
^3^4Cl	2.0·10^-^4	32 хвилини	2480 (β^+)
^3^6Cl	1.1·10^-^3	3.1·10^5років	714
^3^8Cl	2.0·10^-^3	37.3 хвилини	4910
^3^9Cl	1.4·10^-^3	55.5 хвилини	3450
^39Ar	5.6·10^-^3	270 років	565

Найбільш значущі в радіоекологічному відношенні радіонукліди - ³H,

⁷Be, ¹⁴C, ²²Na і ²⁴Na.

Випромінення зовнішніх земних джерел визначається радіоактивністю земної кори, води й атмосфери за рахунок природних радіоактивних елементів, передусім таких, як ²³⁸U, ²³⁵U,²³²Th, ²²²Rn і ²²⁰Rn, ^2І0Po, ⁴⁰K, ⁴⁸Ca,

⁸⁷Rb, ¹⁴C, ³H, ⁷Вe та інші.

Вміст природних радіонуклідів у різних місцях Землі варіює в широкому діапазоні. Відповідно значно змінюється і природний радіаційний фон. Осадові породи, як правило, мають невисоку радіоактивність. Вивержені породи (граніт, базальт) містять велику кількість радіоактивних елементів. Дуже багаті на торій і радій так звані монацитові піски, основою

яких є мінерал монацит - фосфат рідкоземельних елементів переважно групи

церію. Відомі також високорадіоактивні водні джерела. В регіонах, де вони є, радіаційний фон може набагато перевищувати природний. Якщо, наприклад, потужність дози природного фону в різних частинах нашої планети варіює у межах 1,5-15 мкР/год, то у деяких регіонах Франції, Швеції, США – 30-50 мкР/год, а в Індії, Бразилії, Ірані є провінції, де потужність дози природного радіаційного фону досягає сотень мікрорентген на годину.

Внутрішніми джерелами випромінення є радіонукліди, що потрапляють у рослини, а також в організми тварин та людей разом з

повітрям, водою, їжею. Найбільше внутрішнє опромінення спричинюють

²²²Rn і ²²⁰Rn, ⁴⁰K, ^I4C, ⁸⁷Rb, ²²⁶Ra, ²¹⁰Ро.

Отже, живі організми постійно відчувають вплив іонізуючого випромінення з трьох зазначених вище джерел, які становлять природний

радіаційний фон. Він є одним з головних факторів природного мутагенезу,

який відіграє важливу роль у процесі еволюції живих організмів. Це радіаційне середовище є також однією з причин виникнення злоякісних новоутворень і спадкових захворювань.

Починаючи з минулого століття природний радіаційний фон поступово зростає. Це є наслідком діяльності людини й індустріалізації господарства, які спричинили видобуток з надр Землі та надходження у навколишнє середовище великої кількості радіонуклідів разом з такими корисними

копалинами, як кам'яне вугілля, нафта, газ, металеві руди, солі, що становлять основу мінеральних добрив.