А.Е. Аствацатуров
Инженерная экология Учеб. пособие. – Ростов н/Д: Издательский центр ДГТУ. 2006
Глава 3. Лимитирующие факторы природной среды
3.3. Излучение
Жизнь на Земле обязана главным образом солнечному
лучу. Излучение Солнца в огромном спектре - от коротких волн (невидимых ультрафиолетовых)
до длинных (красных, включая все электронные и ионные потоки), - является
главным возбудителем жизнедеятельности на нашей планете. Между тем, прямое
воздействие света от тех же солнечных излучений на живую клетку смертельно для
организма. Таким образом, солнечный свет - это не только главный возбудитель
жизни на Земле, но и лимитирующий фактор как на максимальном, так и на минимальном
уровнях.
Солнечное излучение, достигающее
поверхности Земли, состоит из электромагнитных волн длиной от 0,3 до 10 мкм,
что соответствует 300-10 000 нм, или 3000-100000 *.
Человеческий глаз воспринимает спектр
света в диапазоне волн 3900-7600 или 390-760 нм.
Экологу важно знать качественные признаки света
(длина волны, цвет), интенсивность (энергия в калориях) и продолжительность воздействия
(длина дня).
Ионизирующие излучения.
Главнейшими источниками энергии, питающими жизнедеятельность биосферы,
являются как солнечные излучения, так и космические. Корпускулярные,
радиоактивные потоки, космическая пыль, газовые молекулы являются чрезвычайно
важными вершителями судеб земной жизни. Живые организмы, развиваясь под
непрерывными потоками космической радиации, обрели способность использовать ее
для своего развития и применять защитные механизмы, которые оградили бы живую
клетку от влияния опасных для нее космических сил. Полагают, что ионизация -
одна из основных причин радиационного угнетения цитоплазмы. Источником
ионизирующего излучения служат радиоактивные вещества, содержащиеся в горных
породах, а также они поступают из космоса. Изотопы, испускающие радиоактивные
излучения, называются радиоактивными изотопами или радионуклидами.
Важное экологическое значение имеют три вида
ионизирующих излучений. Два из них представляют собой корпускулярное излучение
(альфа- и бета-частицы), а третье - электромагнитное (гамма-излучение и близкое
ему рентгеновское излучение).
Альфа-излучения представляют собой ядра атомов
гелия большого (по сравнению с другими частицами) размера, а длина их пробега в
воздухе составляет несколько сантиметров. Бета-излучение - быстрые электроны с
меньшими размерами и длиной пробега в воздухе до нескольких метров, а в ткани
- нескольких сантиметров. Гамма-излучение легко проникает в живые ткани
организма и может пройти сквозь него, не оказав воздействия или вызывая
ионизацию на большом отрезке пути.
Ионизирующее электромагнитное
излучение сходно со световым, только длина волны у него значительно короче.
При радиационных исследованиях
следует знать: 1) число распадов, происходящих в определенном количестве
радиоактивного вещества; 2) дозу излучения по количеству поглощенной энергии,
способной вызвать ионизацию и повреждения. В первом случае основной единицей
измерения активности принят в системе СИ беккерель (Бк), а внесистемной
единицей является кюри (Кu) - это количество
радиоактивного материала, в котором ежесекундно происходит распад 3,7×1010 атомов (2,2×1012 расп мин-1).
Учитывая, что активность 1 Кu довольно высокая, на практике пользуются: милликюри (мКu) = 10-3 Кu; микрокюри (мкКu)=10-6 Кu;
нанокюри (нКu)=10-9 Кu
(старое название миллимикрокюри: ммкКu).
Второй показатель - доза -
измеряется в разных шкалах. В Международной системе единиц поглощенная доза
излучения измеряется в джоулях на килограмм (1 рад=0,01 Дж/кг). Во всех случаях
излучения наиболее удобной считается рад - такая доза излучения, при
которой на 1 г ткани поглощается 100 эрг энергии. Старшая "по
возрасту" единица дозы - рентген (Р) - используется только для
гамма- и рентгеновского излучений. Однако когда рассматриваются случаи
воздействия на живые организмы, рад и рентген используются
почти как одно и то же. Для учета уровней излучения в окружающей среде удобно
оперировать единицей в 103 меньше: миллирентген (мР) или миллирад
(мрад). Чрезвычайно важно, за какой промежуток времени организм получает ту или
иную дозу, например, если организм получил 10 мР в час, то суммарная доза за
сутки (24 часа) составит 240 мР или 0,240 Р. В разделе 6.3 настоящего пособия
единицы измерения рассмотрены подробно.
Организм человека особо
чувствителен к ионизирующим излучениям. Ионизирующее электромагнитное
излучение, как отмечалось выше, сходно со световым, но длина волны у него
гораздо короче! Рентгеновское излучение представляет собой электромагнитное
излучение, очень близкое гамма-излучению, однако оно не испускается радиоактивными
веществами, рассеянными в окружающей среде. Космическое и ионизирующее
излучения, испускаемые природными и радиоактивными веществами, имеющимися в
воде и почве, образуют фоновые излучения. К этому виду излучения
адаптирована ныне существующая биота. Биота (гр. biote
– жизнь) – исторически сложившаяся совокупность растений и животных,
объединенных общей областью распространения.
В настоящее время в связи с
бурным развитием техносферы ионизирующие излучения представляют серьезную
опасность для жизни на Земле. Рассмотрев излучения как лимитирующий фактор, мы
вновь вернемся к этой теме при рассмотрении загрязнения окружающей среды и
повторим ряд положений в несколько ином ракурсе для лучшего усвоения материала.
* Микрометр
(мкм) - одна тысячная миллиметра (10-3 мм); нанометр - одна
миллионная миллиметра (10-6 мм); ангстрем () - одна десятая нанометра
(10-7 мм).
|