Лекція 31.10.2014

Тема. Радіаційне забруднення водойм та його токсичний вплив на водні екосистеми

1. Поняття радіоактивності хімічних елементів та джерела радіоактивного забруднення водойм

2. Міграції радіонуклідів у водному середовищі

3.. Вплив радіоактивного забруднення водойм на життєдіяльність гідробіонтів

1. Радіоактивністю називається властивість хімічних елементів самовільно розщеплюватися з виділенням певної кількості енергії. Здатність ядер атомів самочинно перетворюватися в інші ядра або переходити із збудженого стану в основний називається радіоактивним розпадом. На відміну від звичайних реакцій, пов’язаних зі змінами в електронній оболонці атомів, радіоактивний розпад є хімічною реакцією безпосередньо в атомному ядрі.

У результаті розпаду атоми радіоактивних елементів утворюють нові хімічні елементи.

Активність радіоактивного елемента оцінюється як кількість розпадів на одиницю об’єму чи маси:

А = nλ, де

n – кількість атомів радіоактивного елемента;

λ – константа радіоактивного розпаду, що показує, яка частина ядер атомів даного радіоактивного елемента розпадається відносно їх початкової кількості.

У Мiжнароднiй метричній системі (CI) одиницею радіоактивності є Бекерель (Бк): l Бк = 1 розпад/с. Для вимірювання радiоактивностi в Україні часто використовують позасистемну одиницю Кюрi (Ki): 1Кі = 3,7×10¹⁰ Бк = 3,7×10¹⁰ розпадів/с.

Атоми з однаковим числом протонів і різним числом нейтронів називаються ізотопами, а будь-яке атомне утворення, що характеризується певним значенням атомного і масового числа називають нуклідом.

Елементи у природі переважно є сумішшю ізотопів. У земній корі міститься близько 70 радіоактивних ізотопів 25 елементів.

Явище радіоактивності було відкрите наприкінці ХІХ століття: у 1896 році А.Беккерелем на прикладі урану, у 1898 році М.Склодовською-Кюрі на прикладі торію. Два нових радіоактивних елемента, які у цьому ж році ще відкрило подружжя Кюрі, назвали радієм і полонієм. Пізніше було встановлено, що радіоактивними є всі хімічні елементи, починаючи з 84-го порядкового номера у періодичній системі Д.І.Менделєєва. Найпоширеніші з них на Землі уран, торій і радій.

Радіоактивний розпад супроводжується виділенням α і ß-частинок та γ-випромінювання.

α-частинки – це потік позитивно заряджених ядер атомів гелію масою, яка дорівнює чотирьом масам атома водню, і зарядом, який рівний двом елементарним зарядам. Швидкість їх 20 000 км/с. Частинки поглинаються алюмінієвою пластинкою завтовшки 0,1 мм, їхня іонізаційна здатність складає 116 000 пар іонів;

ß-частинки – це потік електронів масою, яка дорівнює 1/1840 маси атома водню, і зарядом, який рівний одному елементарному заряду. Швидкість їх до 300 000 км/с. Частинки поглинаються алюмінієвою пластинкою завтовшки 5 мм, їхня іонізаційна здатність невелика;

γ-випромінювання – це електромагнітні коливання з короткою довжиною хвилі – 1,5×10^{-11 см. Воно має величезну проникну здатність і слабкі іонізаційні властивості.}

Для оцінки тривалості існування радіоактивного елемента використовують поняття періоду напіврозпаду. Період напіврозпаду (Т_l/2) – це відрізок часу, протягом якого початкова кількість радіоактивного елемента зменшується наполовину. Період напіврозпаду може тривати від мікросекунд до мiльярдiв років. Радіоактивні ізотопи, для яких період напіврозпаду складає менше місяця чи доби, називають короткоживучими, а більше декількох місяців чи років – довгоживучими.

Більшість природних радіоактивних елементів утворюють ряди. Загальними особливостями радіоактивних рядів є:

1) вихідний елемент ряду має тривалий період напіврозпаду (10⁸ – 10¹⁰ років);

2) у середині рядів розміщуються благородні радіоактивні гази;

3) за радіоактивними благородними газами йдуть короткоживучі радіоактивні елементи;

4) кінцевими продуктами радіоактивних рядів є стабільні ізотопи свинцю.

В окрему групу об’єднують штучні радіонукліди ядерних реакцій – ¹³⁷Cs, ⁹⁰Sr, ⁴⁴Са, ¹³¹J, ¹⁰⁶Ru та ін. Явище штучної радіоактивності відкрили у 1934 році І.Жоліо-Кюрі та Ф.Жоліо-Кюрі. Штучно добуто 1880 радіоактивних ізотопів 80 хімічних елементів.

Джерела радіонуклідного забруднення навколишнього середовища поділяються на дві групи – природні та антропогенні.

До природних джерел відносяться космічне випромінювання, природні радіоактивні ізотопи, або радіонукліди, що містяться у земній корі, атмосфері, гідросфері та біоті.

Внаслідок процесів вилуговування, вивітрювання та ерозії гірських порід у бiосферi відбувається безперервна мiграцiя природних paдioнуклiдiв. Природними радiонуклiдами обумовлюється природний радiацiйний фон.

Радіоактивність гідросфери залежить від радіоактивності підстилаючих водні об’єкти гірських порід. Основні процеси, які зумовлюють появу та вміст радіоактивних елементів у воді,– це: розчинення сполук, які перебувають у твердому стані і містять радіоактивні ізотопи; виділення радіоактивних ізотопів із водного розчину у вигляді осадів; поглинання або виділення із води радіоактивних газів. До процесів, які впливають тільки на вміст радіоактивних ізотопів у воді, належать: випаровування та утворення льоду, що підвищують їхні концентрації; випадіння опадів, танення льоду, конденсація парів, що зменшують радіоактивність води; змішування водних потоків різної радіоактивності; зміна температури води та парціального тиску.

Дата добавления: 2014-11-09