Радиоактивные свойства почв
В почвах и материнских породах присутствует широкий набор радиоактивных элементов (радионуклидов). Они могут быть как естественного, так и антропогенного происхождения.
В связи с этим различают естественную и искусственную радиоактивность почв. Она выражается количеством ядерных распадов в единицу времени и измеряется в беккерелях (1 Бк= 1 распад/с) или единицах активности — кюри (1 Ки = 3,7- 10 10 Бк).
Естественная радиоактивность
Она обусловлена двумя группами радиоактивных элементов — первичными, которые содержатся в материнских породах и вошли в состав почв, и космогенными — поступающими в почву из атмосферы, образование которых происходит при взаимодействии космического излучения с ядрами стабильных элементов.
Первичные радионуклиды представлены:
- ураном ( 238 U, 235 U),
- торием ( 232 Th),
- радием ( 226 Ra),
- радоном ( 222 Rn, 220 Rn),
- изотопами калия ( 40 К),
- рубидия ( 8 ‘Rb),
- кальция ( 48 Са),
- циркония ( 96 Zr) и др.;
- тритием ( 3 Н),
- бериллием ( 7 Ве, 1й Ве) и
- углеродом ( 14 С).
Все естественные радиоактивные изотопы, как правило, долго-живущие с периодом полураспада 10 8 –10 16 лет, испускающие альфа- и бета-частицы и гамма-лучи.
Естественная радиоактивность определяется в основном содержанием урана, тория, радия и изотопа калия.
В почвах радионуклиды находятся в очень малых количествах, в рассеянном состоянии:
- уран —3·10 -6 —5,1·10 -4 %;
- торий – 4·10 -6 –16·10 -4 ;
- радий – 1·10 -12 –1,7·10 -10 ;
- калий – 3,9·10 –6 – 3,1·10 –5 %).
Наблюдается возрастание их концентраций в меридиональном направлении (табл. 36) от подзолистых почв к сероземам.
36. Концентрация основных естественных радиоизотопов в почвах (Тихомиров, 1988)
Валовое содержание радионуклидов в почвах прежде всего зависит от материнских пород. Например, почвы, сформировавшиеся на обогащенных фосфором породах, содержат повышенные концентрации урана.
Содержание естественных радиоактивных элементов в почвах зависит также от степени изменения материнской породы в процессе почвообразования, а количественные изменения по профилю — от типа почвообразования.
Оподзоливание, осолодение, лёссивирование, осолонцевание приводят к выносу естественных радионуклидов из элювиальных горизонтов в иллювиальные.
В лесостепных почвах и почвах степных областей профильная дифференциация содержания радиоэлементов совпадает с типичными профильными закономерностями изменений в них гранулометрического состава, оксидов железа и алюминия.
Искусственная радиоактивность
Она является следствием загрязнения почв радионуклидами в результате термоядерных взрывов, аварий на атомных электростанциях, внесения в почву фосфорных удобрений.
Часто содержащих изотопы урана, загрязнения почвы отходами атомной промышленности, зольными выбросами тепловых электростанций, работающих на угле и горючих сланцах, содержащих уран, радий, торий, полоний.
Всем известны трагические последствия сброшенных США атомных бомб в конце второй мировой войны на города Японии Хиросима и Нагасаки, последствия аварии на Чернобыльской АЭС в Белоруссии.
Радиоэлементы разносятся ветром, дождевыми и талыми водными потоками, расширяя зоны радиоактивных загрязнений почвенного покрова и природных вод, подвергая радиоактивному облучению живые организмы.
Особенностью радиоактивных загрязнителей является то, что они обычно не изменяют уровень плодородия почв, но накапливаются в урожае. Поэтому на продукты питания для человека и корма для животных установлены предельно допустимые концентрации (ПДК) радионуклидов.
В почвах более тяжелых и гумусированных антропогенные радионуклиды активнее и надолго закрепляются в верхнем гумусовом горизонте. В почвах же легких они могут мигрировать в течение 10-15 лет на глубину 40-50 см.
В экологическом отношении особенно опасны долгоживущие антропогенные радионуклиды: 90 Sr, l 06 Ru, 129 J, 137 Cs, 144 Ce, 226 Ra, 232 Th, 238 U, 239 Pu. У стронция-90 период полураспада 28 лет, у цезия-137 – 33 года, а у некоторых других долго живущих радионуклидов он составляет сотни лет.
Цезий и стронций наиболее активно вовлекаются в биологический круговорот веществ благодаря тому, что цезий является аналогом калия, а стронций – кальция.
Основное количество стронция и цезия, поступившее в растения, накапливается в их надземной массе, а остальных радионуклидов – в корнях.
В урожае сельскохозяйственных культур содержание стронция можно уменьшить в 4-5 раз, применяя органические и минеральные удобрения, а на кислых почвах – известь. Стронций-90 задерживается в организме человека и животных гораздо дольше, чем цезий-137.
Контрольные вопросы и задания
- Что такое естественная радиоактивность почв, чем она вызывается?
- Чем вызывается искусственная радиоактивность?
- Охарактеризуйте агрономическое и экологическое значение радиоактивности почв.
Источник
Радиоактивность почв
В почве присутствуют практически все радиоактивные элементы, которые находятся в биосфере.
Радионуклиды – химические элементы, способные к самопроизвольному распаду с образованием новых элементов, а так же их изотопов.
Радиоактивное излучение, образование радионуклидов является следствием ядерного распада в виде различных потоков альфа-частиц, бета-частиц, нейтронов, гамма-излучения и рентгеновского излучения.
Период и образование радиоактивных элементов называется радиоактивностью.
Радиоактивное излучение — естественный фактор в биосфере.
Среди объектов биосферы почва обладает наиболее высокой естественной радиоактивностью.
Радиоактивность была открыта Марией Склодовской-Кюри и Пьером Кюри. Они первыми облучились радиоактивными веществами.
Радиоактивность бывает искусственная и естественная.
Естественная радиоактивность делится на три группы:
1) Которые в естественном состоянии радиоактивны: уран (238), уран (235), торий (232), радий (226), радон (изотопы: 222, 220).
2) Изотопы обычных элементов: калий (40), рубидий (87), цирконий (96), кальций (48).
3) Радионуклиды, образующиеся в атмосфере под действием космических лучей: тритий (3), бериллий (7, 10), углерод (14).
Валовое содержание радионуклидов зависит от почвообразующей породы.
Почвы, сформировавшиеся на кислых породах, как правило, содержат больше радионуклидов. Тяжело суглинистые почвы также содержат больше радионуклидов.
В естественном состояния радионуклиды, как правило, концентрируются в верхнем органогенном горизонте. Но наиболее подвижные элементы 1-ой группы (цезий, стронций) могут мигрировать по профилю почв и загрязнять окружающую среду.
Искусственная радиоактивность обусловлена поступлением радиоактивных изотопов в результате атомных и термоядерных взрывов, в виде отходов атомной промышленности или в результате аварии на атомных предприятиях.
Наиболее частые загрязнения почв происходят изотопами урана (235, 238), плутония (239), германия (144), бария (140), рутения, цезия.
В экологическом отношении наибольшую опасность представляют стронций (90), цезий (137), это обусловлено тем, что период полураспада очень длительный (28 лет и 33 года соответственно). Они обладают высокой энергией и легко включаются в биологический круговорот и во все цепи питания.
По своему действию они близки с кальцием, и они входят в состав костной ткани, где могут накапливаться в суставах.
Поскольку все эти элементы находятся в почве в очень низких количествах, то они практически не влияют на изменение химического состава почв (Почвеннопоглащающий комплекс, кислотность и другие показатели химии почв).
Обычный уровень радиации =10-15 микрорентген в час.
Радиоактивность в живых организмах обладает высокой накопительной способностью. (она может накапливаться в живых организмах).
ЛД50 = 2,5-3,5 грея для человека (это когда 50% организмов гибнет).
Интенсивность радиоактивного загрязнения на конкретных территориях определяется двумя факторами:
1) концентрацией радиоактивных элементов или их изотопов в почве.
2) природой самих элементов и изотопов (в первую очередь от периода полураспада). Чем больше период полураспада, тем более длительное время они воздействуют на человека.
Санация (борьба с радионуклидами) идентична с борьбой с тяжелыми металлами. (все радионуклиды представляют собой тяжелые металлы). Эффективных мер нет. Бывают меры: выращивание культур ( но куда отвозить? Это опять загрязнение), выносить торф, который активно сорбирует радиоактивные элементы ( но куда его? В космос что ли?). в первую очередь надо предупреждать загрязнение.
Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет
Источник
Понятие радиоактивности почв
В почвах присутствуют почти все известные в природе химические элементы, в том числе и радионуклиды. Радионуклиды – химические элементы, способные к самопроизвольному распаду с образованием новых элементов, а также образованные изотопы любых химических элементов. Следствием ядерного распада является ионизирующая радиация в виде потока альфа-частиц (поток ядер гелия, протонов) и бета-частиц (поток электронов), нейтронов, гамма-излучение и рентгеновское излучение. Это явление получило название радиоактивность. Химические элементы, способные к самопроизвольному распаду называются радиоактивными. Наиболее употребляемый синоним ионизирующей радиации – радиоактивное излучение. Радиоактивное излучение — естественный фактор в биосфере для всех живых организмов, да и сами живые организмы обладают определенной радиоактивностью.
Радиоактивность почв обусловлена содержанием в них радионуклидов. Различают естественную и искусственную радиоактивность. Среди биосферных объектов почвы обладают наиболее высокой естественной степенью радиоактивности. Естественная радиоактивность почв вызывается естественными радиоактивными изотопами, которые всегда в тех или иных количествах присутствуют в почвах и почвообразующих породах. Естественные радионуклиды подразделяют на 3 группы.
Первая группа включает радиоактивные элементы — элементы, все изотопы которых радиоактивны: уран (238U, 235U), торий (232Th), радий (226Ra) и радон (222Rn, 220Rn). Во вторую группу входят изотопы «обычных» элементов, обладающие радиоактивными свойствами: калий (40К), рубидий (87Rb), кальций (48Са), цирконий (96Zr) и др. Третью группу составляют радиоактивные изотопы, образующиеся в атмосфере под действием космических лучей: тритий (3Н), бериллий (7Ве, 10Ве) и углерод (14С). Валовое содержание естественных радиоактивных изотопов в основном зависит от почвообразующих пород. Почвы, сформировавшиеся на продуктах выветривания кислых пород, содержат радиоактивных изотопов
больше, чем образовавшиеся на основных и ультраосновных породах; тяжелые почвы содержат их больше, чем легкие. Естественные радиоактивные элементы распределяются по профилю почв обычно относительно равномерно, но в некоторых случаях они аккумулируются в иллювиальных и глеевых горизонтах. В почвах и породах присутствуют преимущественно в прочносвязанной форме.
Искусственная радиоактивность почв обусловлена поступлением в почву радиоактивных изотопов, образующихся в результате атомных и термоядерных взрывов, в виде отходов атомной промышленности или в результате аварий на атомных предприятиях. Образование изотопов в почвах может происходить вследствие наведенной радиации. Наиболее часто искусственное радиоактивное загрязнение почв вызывают изотопы 235U, 238U, 239Pu, 129I, 131I, 144Ce, 140Ba, 106Ru, 90Sr, 137Cs и др. В экологическом отношении наибольшую опасность представляют 90Sr и 137Cs.
Источник
федеральное бюджетное учреждение здравоохранения «Центр гигиены и эпидемиологии в Республике Марий Эл»
В почве присутствуют почти все известные в природе химические элементы, в том числе и радионуклиды. Радионуклиды – химические элементы, способные к самопроизвольному распаду с образованием новых элементов, а также образованные изотопы любых химических элементов. Следствием ядерного распада является ионизирующая радиация в виде потока альфа-частиц (поток ядер гелия, протонов) и бета-частиц (поток электронов), нейтронов, гамма-излучение и рентгеновское излучение. Это явление получило название радиоактивность. Химические элементы, способные к самопроизвольному распаду называются радиоактивными. Наиболее употребляемый синоним ионизирующей радиации радиоактивное излучение.
Радиоактивность почв обусловлена содержанием в них радионуклидов. Различают естественную и искусственную радиоактивность. Естественная радиоактивность почв вызывается естественными радиоактивными изотопами, которые всегда в тех или иных количествах присутствуют в почвах и почвообразующих породах. Естественные радионуклиды подразделяют на 3 группы. Первая группа включает радиоактивные элементы – элементы, все изотопы которых радиоактивны: уран (238U, 235U), торий (232Th), радий (226Ra) и радон (222Rn, 220Rn). Во вторую группу входят изотопы «обычных» элементов, обладающие радиоактивными свойствами: калий (40К), рубидий (87Rb), кальций (48Са), цирконий (96Zr) и др. Третью группу составляют радиоактивные изотопы, образующиеся в атмосфере под действием космических лучей: тритий (3Н), бериллий (7Ве, 10Ве) и углерод (14С).
По способу и времени образования радионуклиды подразделяют на: первичные – образовавшиеся одновременно с образованием планеты (40К, 48Сa, 238U); вторичные продукты распада первичных радионуклидов (всего 45 – 232Th, 235U, 220Rn, 222Rn, 226Ra и др.); индуцированные – образовавшиеся поддействием космических лучей и вторичных нейтронов (14С, 3Н, 24Na). Всего насчитывают более 300 природных радионуклидов. Валовое содержание естественных радиоактивных изотопов в основном зависит от почвообразующих пород. Почвы, сформировавшиеся на продуктах выветривания кислых пород, содержат радиоактивных изотопов больше, чем образовавшиеся на основных и ультраосновных породах; тяжелые почвы содержат их больше, чем легкие. Естественные радиоактивные элементы распределяются по профилю почв обычно относительно равномерно, но в некоторых случаях они аккумулируются в иллювиальных и глеевых горизонтах. В почвах и породах присутствуют преимущественно в прочно связанной форме.
Искусственная радиоактивность почв обусловлена поступлением в почву радиоактивных изотопов, образующихся в результате атомных и термоядерных взрывов, в виде отходов атомной промышленности или в результате аварий на атомных предприятиях. Образование изотопов в почвах может происходить вследствие наведенной радиации. Наиболее часто искусственное радиоактивное загрязнение почв вызывают изотопы 235U, 238U, 239Pu, 129I,131 I , 140 Ba , 106 Ru , 90 Sr , 137 Cs и др.
Экологические последствия радиоактивного загрязнения почв заключаются в следующем. Включаясь в биологический круговорот, радионуклиды через растительную и животную пищу попадают в организм человека и, накапливаясь в нем, вызывают радиоактивное облучение. Радионуклиды, подобно многим другим загрязняющим веществам, постепенно концентрируются в пищевых цепях. В экологическом отношении наибольшую опасность представляют 90Sr и 137Cs. Это обусловлено длительным периодом полураспада (29,1 лет – 90Sr и 30,0 лет – 137Cs), высокой энергией излучения и способностью легко включаться в биологический круговорот, в цепи питания. Стронций по химическим свойствам близок к кальцию и входит в состав костных тканей, а цезий близок к калию и включается во многие реакции живых организмов. Искусственные радионуклиды закрепляются в основном (до 80-90%) в верхнем слое почвы: на целине – слое 0-10 см, на пашне – в пахотном горизонте. Наибольшей сорбцией обладают почвы с высоким содержанием гумуса, тяжелым гранулометрическим составом, богатые монтмориллонитом и гидрослюдами, с непромывным типом водного режима. В таких почвах радионуклиды способны к миграции в незначительной степени.
По степени подвижности в почвах радионуклиды образуют ряд 90 106 137 129 239 Sr > Ru > Ce > J > Pu . Скорость естественного самоочищения почв от радиоизотопов зависит от скоростей их радиоактивного распада, вертикальной и горизонтальной миграции. Период полураспада радиоактивного изотопа – время, необходимое для распада половины количества его атомов.
Особенность радиоактивного загрязнения почвенного покрова заключается в том, что количество радиоактивных примесей чрезвычайно мало, иони не вызывают изменений основных свойств почвы – рН, соотношения элементов минерального питания, уровня плодородия. Поэтому, в первую очередь, следует лимитировать (нормировать) концентрации радиоактивных веществ, поступающих из почвы в продукцию растениеводства. Поскольку в основном радионуклиды являются тяжелыми металлами, то основные проблемы и пути нормирования, санации и охраны почв от загрязнения радионуклидами и тяжелыми металлами в большей степени сходны и зачастую могут рассматриваться вместе.
Республика Марий Эл радиоактивному загрязнению вследствие аварии на Чернобыльской АЭС не подверглась. Загрязнение территории обусловлено лишь глобальными атмосферными выпадениями. Фоновые значения радиоактивного загрязнения почвы, обусловленные глобальными выпадениями, представлены в табл. 1.
Источник
➤ Adblockdetector