Материалы студентам (рефераты, курсовые, дипломные) » Загрязнение и здоровье окружающей среды » Краткий очерк важных для экологии концепций и терминов ядерной физики

Типы ионизирующего излучения

Излучение с очень высокой энергией, которое способно отнимать электроны от атомов и присоединять их к другим атомам с образовани­ем пар положительных и отрицательных ионов, называется ионизирую­щим излучением в отличие от света и большей части солнечной радиа­ции, которые не обладают способностью к ионизации. Полагают, что ионизация является основной причиной радиационного повреждения цитоплазмы и что степень повреждения пропорциональна числу пар ионов, образовавшихся в поглощающем веществе. Источником ионизи­рующего излучения служат радиоактивные вещества, содержащиеся в горных породах; кроме того, оно поступает из космоса. Те изотопы

элементов, которые испускают ионизирующее излучение, называются радиоактивными изотопами.

Из трех видов ионизирующего излучения, имеющих важное эколо­гическое значение, два представляют собой корпускулярное излучение (альфа- и бета-частицы), а третье — электромагнитное (гамма-излу­чение и близкое ему рентгеновское излучение). Корпускулярное излуче­ние состоит из потока атомных и субатомных частиц, .которые передают свою энергию всему, с чем они сталкиваются. Альфа-частицы, или ядра атома гелия, имеют огромные по сравнению с другими частицами раз­меры. Правда, длина их пробега в воздухе составляет всего несколько •сантиметров, их можно остановить листком бумаги или слоем омертвев­шей кожи человека. Однако, будучи остановленными, они вызывают сильную локальную ионизацию. Бета-частицы — это быстрые электро­ны. Их размеры гораздо меньше, длина их пробега в воздухе равна не­скольким метрам, а в ткани — нескольким сантиметрам. Свою энергию они отдают на протяжении более длинного следа. Что касается ионизи­рующего электромагнитного излучения, то оно сходно со световым, толь­ко длина волны у него короче (фиг. 48). Оно проходит в воздухе боль­шие расстояния и легко проникает в вещество, высвобождая энергию на протяжении длинного следа (рассеяние излучения). Гамма-лучи, на­пример, легко проникают в живые ткани; они могут .пройти сквозь орга­низм, не оказав никакого воздействия, или же могут вызвать ионизацию на большом отрезке своего пути. Действие гамма-лучей зависит от их числа и энергии, а также от расстояния между организмом и источни­ком излучения. Важные свойства альфа-, бета- и гамма-излучения схе­матически показаны на фиг. 222. Таким образом, в последовательности: альфа-, бета- и гамма-излучение, проницаемость возрастает, а плотность ионизации и локальное повреждение уменьшаются. Поэтому биологи нередко называют радиоактивные вещества, испускающие альфа- и бе­та-частицы, «внутренними излучателями», так как они обладают наи­большим эффектом, будучи поглощены, заглочены или оказавшись

Фиг. 222. Сравнение трех типов ионизирующего излучения, представляющих наиболь­ший экологический интерес.

Показана относительная проникающая способность и специфический ионизационный эффект. Это чисто качественная схема, совершенно не отражающая количественных соотношений. А. Источ­ник излучения снаружи. Б. Источник излучения внутри.

каким-то иным способом внутри или вблизи живой ткани. Радиоактив­ные вещества, испускающие преимущественно гамма-лучи, относят к «внешним излучателям», так как это проникающее излучение, которое может оказывать действие, когда ее источник находится вне организма. Некоторые другие типы излучения также представляют хотя бы косвенный интерес для эколога. Нейтроны — это крупные незаряжен­ные частицы, которые сами по себе не вызывают ионизации, но, выби­вая атомы из их стабильных состояний, создают наведенную радиоак­тивность в нерадиоактивных материалах или тканях, сквозь которые они проходят. При равном количестве поглощенной энергии «быстрые» нейтроны вызывают в 10, а «медленные» — в 5 раз большие поражения, чем гамма-лучи. С нейтронным излучением можно встретиться вблизи реакторов и в местах ядерных взрывов, но, как указано выше, они игра­ют главную роль при образовании радиоактивных веществ, которые за­тем широко распространяются в природе. Рентгеновские лучи представ­ляют собой электромагнитное излучение, очень близкое гамма-лучам, но образующееся на внешних электронных оболочках, а не в ядре атома и не испускаемое радиоактивными веществами, рассеянными в окру­жающей среде. Так как действие рентгеновских и гамма-лучей одина­ково и так как рентгеновские лучи легко получать на специальной уста­новке, их удобно применять при экспериментальном изучении особей, популяций и даже небольших экосистем. Космические лучи — это излу­чение, приходящее к нам из космического пространства и состоящее из корпускулярной и электромагнитной компонент. Интенсивность косми­ческих лучей в биосфере мала, однако они представляют собой основную опасность при космическом путешествии. Космические лучи и ионизирующее излучение, испускаемое природными радиоактивными веществами, содержащимися в воде и почве, образуют так называемое! фоновое излучение, к которому адаптирована ныне существующая биота. Возможно, что поток генов в биоте поддерживается благодаря нали­чию этого фонового излучения. В разных частях биосферы естественный фон различается в три-четыре раза. В этой главе мы сосредоточим вни­мание главным образом на искусственной радиоактивности, которая до­бавляется к фону.