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.