Radioaktivita prostředí - Environmental radioactivity

Tento článek má několik problémů. Prosím pomozte vylepši to nebo diskutovat o těchto otázkách na internetu diskusní stránka. (Zjistěte, jak a kdy tyto zprávy ze šablony odebrat) tento článek potřebuje další citace pro ověření. Prosím pomozte vylepšit tento článek podle přidávání citací ke spolehlivým zdrojům. Zdroj bez zdroje může být napaden a odstraněn. Najít zdroje: „Radioaktivita prostředí“  – zprávy  · noviny  · knihy  · učenec  · JSTOR (Listopad 2010) (Zjistěte, jak a kdy odstranit tuto zprávu šablony) tento článek vyžaduje pozornost odborníka na vědu. Specifický problém je: Článek je náhodná sbírka témat, integrace potřeb a ověření. Věda WikiProject může pomoci s náborem odborníka. (Listopadu 2008) (Zjistěte, jak a kdy odstranit tuto zprávu šablony)

Životní prostředí radioaktivita je produkován radioaktivními materiály v člověk životní prostředí. Zatímco někteří radioizotopy, jako stroncium-90 (⁹⁰Sr) a technecium-99 (⁹⁹Tc), najdete pouze na Země v důsledku lidské činnosti, a někteří, jako draslík-40 (⁴⁰K), jsou přítomny pouze v důsledku přírodních procesů, několika izotopů, např. tritium (³H), výsledkem jak přírodních procesů, tak lidských činností. Koncentrace a umístění některých přírodních izotopů, zejména uran-238 (²³⁸U), mohou být ovlivněny lidskou činností.

Úroveň pozadí v půdě

Radioaktivita je přítomný všude, a je to od vzniku Země. Přirozená radioaktivita detekovaná v půdě je způsobena převážně následujícími čtyřmi přírodními radioizotopy: ⁴⁰K, ²²⁶Ra, ²³⁸U a ²³²Čt. V jednom kilogramu půdy činí draslík-40 průměrně 370Bq záření s typickým rozsahem 100–700 Bq; ostatní přispívají přibližně 25 Bq, s typickým rozsahem 10–50 Bq (7–50 Bq pro ²³²Čt).^[1] Některé půdy se mohou od těchto norem značně lišit.

Mořské a říční bahno

Nedávná zpráva o Sava řeka v Srbsko naznačuje, že mnoho říčních kalů obsahuje asi 100 Bq kg⁻¹ přírodních radioizotopů (²²⁶Ra, ²³²Čt a ²³⁸U).^[2] Podle Spojené národy normální koncentrace uranu v půdě se pohybuje mezi 300 μg kg⁻¹ a 11,7 mg kg⁻¹.^[3] Je dobře známo, že některé rostliny, tzv hyperakumulátory, jsou schopni absorbovat a koncentrovat kovy ve svých tkáních; jód byl poprvé izolován z Mořská řasa v Francie, což naznačuje, že mořské řasy jsou jodovým hyperakumulátorem.

Syntetické radioizotopy lze také detekovat v bahně. Kožešinová čepice^{[Citace je zapotřebí ]} cituje zprávu o aktivitě plutonia ve waleských přílivových sedimentech od Garlanda et al. (1989), což naznačuje, že čím blíže je místo Sellafield, tím vyšší je koncentrace plutonia v bahně. Určitý vztah mezi vzdáleností a aktivitou lze vidět na jejich datech, jsou-li přizpůsobeny exponenciální křivce, ale rozptyl bodů je velký (R² = 0.3683).

Umělá

Na hlavu Štítná žláza dávky v kontinentálních Spojených státech vyplývající ze všech cest expozice ze všech atmosférických jaderné testy provedeno na Nevada Test Site v letech 1951–1962.

Dodatečnou radioaktivitu v biosféře způsobenou lidskou činností v důsledku úniků člověkem způsobené radioaktivity a přirozeně se vyskytujících radioaktivních materiálů (NORM) lze rozdělit do několika tříd.

1. Normální licencované úniky, ke kterým dochází během běžného provozu závodu nebo procesu manipulujícího s radioaktivním materiálem vyrobeným člověkem.
   • Například vydání ⁹⁹Tc od a nukleární medicína oddělení nemocnice, ke kterému dochází, když osoba, která dostala zobrazovacího agenta Tc, agenta vyloučí.
2. Úniky umělých radioaktivních materiálů, ke kterým dochází během průmyslové nebo výzkumné nehody.
   • Například Černobylská nehoda.
3. Úniky, ke kterým dochází v důsledku vojenské činnosti.
   • Například test jaderných zbraní.
4. Úniky, ke kterým dochází v důsledku a zločin.
   • Například Nehoda Goiânia kde zloději, aniž by věděli o svém radioaktivním obsahu, ukradli nějaké lékařské vybavení a v důsledku toho bylo několik lidí vystaveno záření.
5. Úniky přirozeně se vyskytujících radioaktivních materiálů (NORM) v důsledku těžby atd.
   • Například uvolňování stopových množství uranu a thoria v uhlí, když se spaluje v elektrárnách.

Zemědělství a přenos uložené radioaktivity na člověka

To, že radioizotop přistane na povrchu půdy, ještě neznamená, že do něj vstoupí člověk potravní řetězec. Po uvolnění do životního prostředí se mohou radioaktivní materiály dostat k člověku různými způsoby a nejpravděpodobnější cestou je obvykle chemie prvku.

Radioaktivní materiál ve vzduchu může mít na člověka účinek prostřednictvím celé řady cest.

Krávy

Jiří Hála ve své učebnici tvrdí „Radioaktivita, ionizující záření a jaderná energie“ ^[4] že dobytek projít pouze menšina z stroncium, cesium, plutonium a americium přijímají lidi, kteří konzumují mléko a maso. Na příkladu mléka, pokud má kráva denní příjem 1000 Bq předchozích izotopů, bude mít mléko následující činnosti.

• ⁹⁰Sr, 2 Bq / L
• ¹³⁷Cs, 5 Bq / L
• ²³⁹Pu, 0,001 Bq / L
• ²⁴¹Am, 0,001 Bq / L

Půda

Jiří Hála učebnice uvádí, že půdy se velmi liší v jejich schopnosti vázat radioizotopy, jíl částice a huminové kyseliny může změnit distribuci izotopů mezi půdní vodou a půdou. Distribuční koeficient K_d je poměr radioaktivity půdy (Bq g⁻¹) k půdní vodě (Bq ml⁻¹). Pokud je radioaktivita pevně spojena s minerály v půdě, pak může být menší radioaktivita absorbována plodinami a tráva rostoucí v půdě.

• CS-137 K._d = 1000
• Pu-239 K._d = 10 000 až 10 000
• Sr-90 K._d = 80 až 150
• I-131 K._d = 0,007 až 50

Test Trojice

Úrovně radioaktivity ve skle Trojice ze dvou různých vzorků měřené gama spektroskopií na kusech skla

Jedním dramatickým zdrojem umělé radioaktivity je a nukleární zbraně test. Skelný trinitit vytvořený první atomovou bombou obsahuje radioizotopy tvořil aktivace neutronů a jaderné štěpení. Kromě toho jsou přítomny některé přírodní radioizotopy. Nedávný příspěvek^[5] uvádí hladiny radioizotopů s dlouhým poločasem rozpadu v trinititu. Trinitit byl vytvořen z živce a křemen které byly roztaveny teplem. Byly použity dva vzorky trinititu, první (pruhy na levé straně v grafu) byly odebrány ze 40 až 65 metrů nulové země, zatímco druhý vzorek byl odebrán z větší vzdálenosti od pozemní nula směřovat.

The ¹⁵²Eu (poločas rozpadu 13,54 roku) a ¹⁵⁴Eu (poločas 8,59 roku) byly tvořeny hlavně neutronovou aktivací evropské v půdě je jasné, že úroveň radioaktivity pro tyto izotopy je nejvyšší tam, kde dávka neutronů půda byl větší. Některé z ⁶⁰Spol (poločas 5,27 roku) je generován aktivací kobalt v půdě, ale některé byly také generovány aktivací kobaltu v ocel (100 stop) věž. Tento ⁶⁰Co z věže by bylo rozptýleno po celém místě, což by snížilo rozdíl v úrovních půdy.

The ¹³³Ba (poločas rozpadu 10,5 roku) a ²⁴¹Dopoledne (poločas rozpadu 432,6 roku) jsou způsobeny neutronovou aktivací barya a plutonia uvnitř bomby. The baryum zatímco použité plutonium bylo přítomno ve formě dusičnanů v použitých chemických výbušninách štěpitelný použité palivo.

The ¹³⁷Úroveň Cs je vyšší ve vzorku, který byl dále od nulového bodu země - předpokládá se to proto, že předchůdci ¹³⁷CS (¹³⁷Já a ¹³⁷Xe) a v menší míře i samotné cesium je těkavé. Přírodní radioizotopy ve skle jsou na obou místech přibližně stejné.

Spad kolem místa Trojice. Radioaktivní mrak se s vysokou výškou pohyboval na severovýchod röntgen úrovně do přibližně 100 mil (160 km).

Aktivační produkty

Akce neutrony na stáji izotopy může tvořit radioizotopy, například bombardování neutrony (aktivace neutronů) z dusík -14 formulářů uhlík -14. Tento radioizotop lze uvolnit z jaderný palivový cyklus; toto je radioizotop odpovědný za většinu dávky prožívané obyvatelstvem v důsledku činností EU jaderná energie průmysl.^{[Citace je zapotřebí ]}

Testy jaderných bomb zvýšily konkrétní činnost uhlíku, zatímco používání fosilních paliv to snížilo. Viz článek o radiokarbonové seznamky pro další detaily.

Štěpné produkty

Vypouštění z jaderných elektráren uvnitř EU jaderný palivový cyklus zavést štěpné produkty do životního prostředí. Uvolnění z jaderné přepracování rostliny bývají radioizotopy se středním až dlouhým poločasem rozpadu; je to proto, že jaderné palivo se nechá několik let vychladnout, než se rozpustí v kyselina dusičná. Uvolnění z nukleární reaktor nehody a detonace bomb budou obsahovat větší množství krátkodobých radioizotopů (pokud jsou množství vyjádřena v aktivitě Bq )).

Krátce žil

Vnější dávka gama pro člověka na otevřeném prostranství poblíž černobylského areálu.

Příspěvky různých izotopů k dávce (ve vzduchu) způsobené v kontaminované oblasti v době krátce po nehodě. Tento snímek byl pořízen pomocí údajů ze zprávy OECD, korejské tabulky izotopů a druhého vydání „Radiochemické příručky“.

Příkladem štěpného produktu s krátkou životností je jód-131, může být také vytvořen jako aktivační produkt neutron aktivace telur.

Jak při spadnutí bomby, tak při uvolnění z havárie energetického reaktoru způsobují krátkodobé izotopy dávkový příkon prvního dne mnohem vyšší, než jaký bude zaznamenán na stejném místě o mnoho dní později. To platí i v případě, že nedojde k žádnému pokusu o dekontaminaci. V níže uvedených grafech celkem dávka gama Je uvedena rychlost a podíl dávky způsobené každým hlavním izotopem uvolněným při černobylské havárii.

Střední žil

Příkladem středního života je ¹³⁷Cs, který má poločas rozpadu 30 let. Cesium se uvolňuje ve spadu s bombami a z jaderný palivový cyklus. O radioaktivitě v USA byl napsán článek ústřice nalezen v irské moře, tyto byly nalezeny uživatelem gama spektroskopie obsahovat ¹⁴¹Ce, ¹⁴⁴Ce, ¹⁰³Ru, ¹⁰⁶Ru, ¹³⁷CS, ⁹⁵Zr a ⁹⁵Pozn.^{[Citace je zapotřebí ]} Kromě toho a zinek aktivační produkt (⁶⁵Zn) bylo nalezeno, předpokládá se, že je to kvůli koroze z magnox palivový plášť v chladicích rybnících.^[6] Koncentrace všech těchto izotopů v Irském moři, které lze přičíst jaderným zařízením, jako je Sellafield, se v posledních desetiletích významně snížila.

Důležitou součástí Černobylu Uvolnění bylo cesium-137, tento izotop je zodpovědný za většinu dlouhodobé (alespoň jeden rok po požáru) vnější expozice, ke které došlo na místě. Izotopy cesia ve spadu měly vliv na zemědělství. [2]

V průběhu se uvolnilo velké množství cesia Nehoda Goiânia kde byl ukraden radioaktivní zdroj (vyrobený pro lékařské použití) a poté byl rozbit otevřený během pokusu o jeho přeměnu na kovový šrot. Nehodu bylo možné zastavit v několika fázích; zaprvé, poslední zákonní vlastníci zdroje neprovedli opatření pro uložení zdroje na bezpečném a zabezpečeném místě; a zadruhé, pracovníci šrotu, kteří jej vzali, nerozpoznali označení, která naznačovala, že se jednalo o radioaktivní předmět.

Soudek et al. v roce 2006 vykázány podrobnosti o absorpci ⁹⁰Sr a ¹³⁷CS do slunečnice pěstované pod hydroponické podmínky.^[7] Cesium bylo nalezeno v listových žilách, ve stonku a v apikální listy. Bylo zjištěno, že do rostliny vstoupilo 12% cesia a 20% stroncia. Tento dokument také uvádí podrobnosti o účinku draslík, amonný a vápník ionty na absorpci radioizotopů.

Cesium se pevně váže na jíl minerály jako např Illite a montmorillonit; proto zůstává v horních vrstvách půdy, kde na ni mají přístup rostliny s mělkými kořeny (například tráva). Proto tráva a houby může nést značné množství ¹³⁷Cs, které lze přenést na člověka prostřednictvím potravní řetězec. Jedno z nejlepších protiopatření v chovu mléka ¹³⁷Cs je hluboké promíchání půdy orba půda. To má za následek uvedení ¹³⁷Cs mimo dosah mělké kořeny trávy, tím se sníží úroveň radioaktivity v trávě. Také po jaderné válce nebo vážné nehodě bylo odstraněno několik horních centimetrů půda a jeho pohřeb v mělkém příkopu sníží dlouhodobou dávku gama na lidé kvůli ¹³⁷CS jako gama fotony budou oslabeny jejich průchodem skrz půda. Čím vzdálenější je příkop od lidí a čím hlouběji je příkop, tím lepší je úroveň ochrany, která bude poskytnuta lidské populaci.

v hospodářská zvířata zemědělství, důležité protiopatření proti ¹³⁷Cs je trochu krmit zvířata pruská modř. Tento žehlička draslík kyanid sloučenina působí jako iontoměnič. Kyanid je tak pevně spojen se železem, že je pro člověka bezpečné jíst několik gramů pruské modři denně. Pruská modrá snižuje biologický poločas (nezaměňovat s jaderný poločas ) cesia). Fyzický nebo jaderný poločas ¹³⁷Cs je asi 30 let, což je konstanta a nelze ji změnit; biologický poločas se však bude měnit podle povahy a zvyků organismu, pro které je exprimován. Cesium u lidí má obvykle biologický poločas mezi jedním a čtyřmi měsíci. Další výhodou pruské modři je, že cesium, které je ze zvířete odstraněno trus je ve formě, která není rostlinám k dispozici. Proto zabraňuje recyklaci cesia. Forma pruské modři potřebná k léčbě lidí nebo zvířat je speciální třída. Pokusy o použití pigment stupeň používaný v barvy nebyly úspěšné.

Dlouho žil

Mezi příklady izotopů s dlouhým poločasem rozpadu patří jód -129 a Tc-99, které mají nukleární poločasy 15 milionů, respektive 200 000 let.

Plutonium a další aktinidy

V populární kultuře je plutonium považováno za nejvyšší hrozbu život a končetina což je špatné; zatímco požití plutonia není pravděpodobné, že by bylo dobré pro zdraví člověka, jiné radioizotopy, jako je rádium jsou pro člověka toxičtější. Bez ohledu na to zavedení transuran prvky jako plutonium do životní prostředí je třeba se pokud možno vyhnout. V současné době je činnost jaderné přepracování průmysl byl předmětem velké debaty, protože jedním z obav těch, kteří jsou proti tomuto odvětví, je to, že velké množství plutonia bude buď špatně spravováno, nebo uvolněno do životního prostředí.

V minulosti došlo k jednomu z největších úniků plutonia do životního prostředí jaderná bomba testování.

• Tyto testy ve vzduchu rozptýlily plutonium po celé planetě; toto velké ředění plutonia vedlo k tomu, že hrozba pro každou exponovanou osobu je velmi malá, protože každá osoba je vystavena jen velmi malému množství.
• Podzemní testy mají tendenci tvořit roztavenou horninu, která rychle ochlazuje a utěsňuje aktinidy do horniny, takže je nedokáže pohybovat; ohrožení lidí je opět malé, pokud není vykopáno místo testu.
• Bezpečnostní zkoušky, při nichž byly bomby vystaveny simulovaným nehodám, představují největší hrozbu pro lidi; některé oblasti půdy používané pro takové experimenty (prováděné pod širým nebem) nebyly zcela uvolněny pro všeobecné použití, a to i přes v jednom případě rozsáhlou dekontaminaci.

Přírodní

Aktivační produkty z kosmického záření

Kosmogenní izotopy (nebo kosmogenní nuklidy ) jsou vzácné izotopy vytvořen, když vysokoenergetický kosmický paprsek interaguje s jádro z in situ atom. Tyto izotopy se vyrábějí v zemských materiálech, jako jsou skály nebo půda, v Země atmosféra, a v mimozemských věcech, jako je meteority. Měřením kosmogenních izotopů vědci jsou schopni nahlédnout do řady geologický a astronomický procesy. Jsou oba radioaktivní a stabilní kosmogenní izotopy. Některé z těchto radioizotopů jsou tritium, uhlík -14 a fosfor -32.

Produkční režimy

Zde je seznam radioizotopů vytvořených působením kosmické paprsky na atmosféru; seznam také obsahuje produkční režim izotopu. Tyto údaje byly získány ze zprávy SCOPE50, viz tabulka 1.9 kapitoly 1.

Přeneste na zem

Úroveň berylium -7 ve vzduchu souvisí s sluneční skvrna cyklu, protože to vytváří záření ze slunce radioizotop v atmosféře. Rychlost, kterou se přenáší ze vzduchu na zem, je částečně řízena počasím.

Rychlost dodávky Be-7 ze vzduchu na zem v Japonsku (zdroj M. Yamamoto et al., Journal of Environmental Radioactivity, 2006, 86, 110-131)

Aplikace v geologii uvedené podle izotopu

Aplikace seznamování

Protože kosmogenní izotopy mají dlouhou dobu poločasy (kdekoli od tisíců do milionů let) je vědci považují za užitečné pro geologické účely chodit s někým. Kosmogenní izotopy se produkují na povrchu Země nebo v jeho blízkosti, a proto se běžně používají k problémům měření stáří a rychlosti geomorfní a sedimentární události a procesy.

Specifické aplikace kosmogenních izotopů zahrnují:

• datování expozice zemských povrchů, včetně ledově vyčistil skalní podloží, chyba šátky, sesuv půdy trosky
• pohřební datování sedimentu, skalního podloží, ledu
• měření ustáleného stavu eroze sazby
• absolutní seznamka organické hmoty (radiokarbonové seznamky )
• absolutní datování vodních hmot, měření rychlostí transportu podzemní vody
• absolutní datování meteoritů, měsíční povrchy

Metody měření pro izotopy s dlouhou životností

Pro měření kosmogenních izotopů produkovaných v materiálech pevných zemin, jako je hornina, jsou vzorky nejprve nejprve podrobeny procesu mechanické separace. Vzorek je drcený a žádoucí materiál, jako je konkrétní minerál (křemen v případě Be-10), se oddělí od nežádoucího materiálu pomocí oddělení hustoty v těžkém kapalném médiu, jako je wolframan sodný lithný (LST). Vzorek se poté rozpustí, přidá se běžný izotopový nosič (v případě Be-10 nosič Be-9) a vodný roztok se čistí na oxid nebo jinou čistou pevnou látku.

Nakonec se poměr vzácného kosmogenního izotopu k běžnému izotopu změří pomocí plynový pedál hmotnostní spektrometrie. Původní koncentrace kosmogenního izotopu ve vzorku se poté vypočítá pomocí naměřeného izotopového poměru, hmotnosti vzorku a hmotnosti nosiče přidaného ke vzorku.

Radium a radon z rozpadu dlouhověkých aktinidů

Rychlost depozice olova-210 jako funkce času pozorovaná v Japonsku

Rádium a radon jsou v prostředí, protože jsou produkty rozpadu uran a thorium.

Radon (²²²Rn) uvolňovaný do vzduchu se rozpadá na ²¹⁰Pb a další radioizotopy a úrovně ²¹⁰Pb lze měřit. Rychlost ukládání tohoto radioizotopu závisí na počasí. Níže je uveden graf rychlosti depozice pozorované v Japonsko.^[8]

Seznamování uranu a olova

Uran -Vést datování se obvykle provádí na minerálu zirkon (ZrSiO₄), i když lze použít i jiné materiály. Zirkon obsahuje uran atomy do své krystalické struktury jako náhražky zirkonium, ale důrazně odmítá vedení. Má vysokou blokovací teplotu, je odolný vůči mechanickému zvětrávání a je chemicky inertní. Zirkon také vytváří několik krystalických vrstev během metamorfních událostí, z nichž každá může zaznamenávat izotopový věk události. Ty mohou být datovány pomocí SHRIMP ion mikrosonda.

Jednou z výhod této metody je, že jakýkoli vzorek poskytuje dva hodiny, jeden na základě rozpadu uranu-235 na olovo-207 s poločas rozpadu asi 703 milionů let a jeden založený na rozpadu uranu-238 na olovo-206 s poločasem rozpadu asi 4,5 miliardy let, poskytuje integrovanou křížovou kontrolu, která umožňuje přesné stanovení stáří vzorku, i když některé z olovo bylo ztraceno.

Viz také

• Journal of Environmental Radioactivity
• Přirozeně se vyskytující radioaktivní materiál
• Radioekologie
• Radium v ​​životním prostředí
• Uran v životním prostředí

Reference

Odkazy o datování kosmogenních izotopů

• Gosse, John C. a Phillips, Fred M. (2001). "Pozemské in situ kosmogenní nuklidy: teorie a aplikace". Kvartérní vědecké recenze 20, 1475–1560.
• Granger, Darryl E., Fabel, Derek a Palmer, Arthur N. (2001). „Řez pliocén-pleistocén na řece Green River v Kentucky, stanoven z radioaktivního rozpadu kosmogenních 26Al a 10Be v sedimentech Mammoth Cave“. Bulletin americké geologické společnosti 113 (7), 825–836.

Další čtení

• Radioaktivita, ionizující záření a jaderná energie, J. Hala a J. D. Navratil
• Recenze subjektu byla publikována autorem Vědecký výbor pro problémy životního prostředí (ROZSAH) ve zprávě ROZSAH 50 Radioekologie po Černobylu.

externí odkazy

• Purdue University Prime Lab, „Kosmogenní nuklidy“
• „Datování kosmogenní expozice a věk Země“
• Laboratoř kosmogenních izotopů, University of Washington