Загальні положення

Радіоекологія - це наука, яка і окремою областю загальної радіобіологія (радіаційної біології), що вивчає дію іонізуючих випромінювань на живі організми і їх групування.

Радіобіологія займається вивченням шляхів поширення і поведінки радіонуклідів в біосфері, моделюванням цих процесів і прогнозуванням наслідків міграції радіонуклідів для людини.

Радіологія вивчає механізм міграції радіонуклідів в різних частинах біосфери (атмосфера, літосфера і гідросфера) через флору і фауну до людини.

Радіоекологія на сьогодні пов'язана з такими науками, як радіобіологія, радіаційна медицина і ветеринарна радіобіологія, сільськогосподарська радіобіологія і радіаційна гігієна, радіаційна (ядерна) геохімія. На сучасному етапі набула приорітету така наука, як сільськогосподарська радіоекологія, яка є зараз самостійною наукою.

Основні завдання радіоекології на сьогоднішній день:

1. Одержання кількісних і якісних параметрів міграції радіонуклідів в біосфері і по трофічних ланцюгах.

2. Побудова моделей і розробка прогнозів кругообігу основних радіонуклідів з врахуванням різноманітності екологічних факторів.

3. Вивчення екологічних ефектів в радіологічно небезпечних регіонах.

4. Оцінка синергічних ефектів на біогеоценотичному рівні.

5. Оцінка ефектів дії іонізуючих випромінювань на біологічному рівні.

6. Оцінка екологічної надійності AEC.

7. Підвищення рівня радіологічних знань населення.

Історія виникнення і розвитку радіоекології, її перспективи. Радіоекологія є відносно молодою наукою і зародження її як науки можна віднести до перших двох десятиріч нашого століття, практично відразу ж після відкриття явища радіоактивності. В історії її розвитку можна виділити декілька етапів.

Початковий етап розвитку і становлення радіоекології можна відокреслити її зародження (відкриття явища радіоактивності) і до 1945 року, коли вибухнули дві атомні бомби над японськими містами: Херосіма і Нагасакі.

Другий етап розвитку радіоекології припадає на роки масових випробувань ядерної і термоядерної зброї на Землі і до періоду зародження і становлення ядерної енергетики (1945-1965). Цей період характеризується значним забрудненням біосфери Землі радіонуклідами, що утворились при проведенні ядерних випробувань, а також першими аваріями на підприємствах повного ядерного паливного циклу (ПЯПЦ), наприклад аварії на Південному Уралі (м. Киштим, 29 вересня 1957р.) і на заводі Уіндскеилі, США (1957 p.). Цей етап розвитку радіоекології характеризується одержанням кількісних параметрів з впливу радіоактивних опадів на навколишнє середовище і населення, розробкою рекомендацій, спрямованих на ліквідацію наслідків аварії, із зниження впливу радіоекологічних факторів на людину.

У 1995 р. Генеральна Асамблея OOH заснувала Науковий комітет з впливу атомної радіації (UNSCLEAR). В цей період проводили дослідження такі відомі вчені, як B.I. Вернадський, А.П. Виноградов, B.I. Баранов, В.М. Клечковський, М.В. Тимофєєв- Ресовський і розпочали дослідження такі відомі нині вчені, як Ю.А. Ізраель, I.A. Корнєєв, Б.С. Пристер, Н.А. Архипов,

Е.Б. Тюруканова, Е.В. Юдинцова, Ф.І. Павлоцька, Н.В. Гулякін та інші. З іноземних вчених відомі Р.С. Рассел (Великобританія), Фредеріксон (Швеція), Людвіг (Германія), Мензел, Німіт (США).

Дослідження цих вчених зробили великий вклад в радіоекологію, яка наприкінці цього етапу оформилась як самостійна наука.

Наступний етап розвитку охоплює період з 1965 по 1985 - період широкого розвитку ядерної енергетики не тільки в країні, але і у всьому світі. Навіть після заборони випробувань ядерної зброї на землі, в атмосфері і на воді біосфера зазнавала сильного забруднення внаслідок широкого застосування ядерної енергетики і радіонуклідів в народному господарстві.

У цей період сформувалась мережа наукових установ, був одержаний і узагальнений величезний обсяг наукової інформації про міграцію радіонуклідів, наслідки їхньої дії, розроблені заходи, що нівелюють вплив радіонуклідів на біосферу і людину. Особливо широко розвивались в цей час моніторингові дослідження навколо AEC. В загальній радіоекології почали посилено розвиватися, зароджуватися нові напрямки (сільськогосподарська радіоекологія).

Після аварії на Чорнобильській AEC (26 квітня 1986 р.) розпочався новий етап в розвитку загальної радіоекології і, особливо, найважливішого її розділу сільськогосподарської радіоекології. Чорнобильська катастрофа дала новий сильний поштовх до проведення численних досліджень, спрямованих на вивчення міграції радіонуклідів в біосфері, і зумовила організацію розвинутої мережі наукових установ і лабораторій, що займаються різними аспектами радіоекології в Україні, Білорусії і в Росії. В Україні в 1986 р. були організовані Український НДІ сільськогосподарської радіології і Український науковий центр радіаційної медицини. В подальшому були відкриті Український радіологічний навчальний центр, Інститут агроекології, безліч наукових лабораторій при різних інститутах і наукових центрах, в яких постійно проводяться численні радіоекологічні дослідження.

Уже за цей невеликий видрізок часу (минуло трохи більше 8 років з моменту аваріі напрацьовано величезний обсяг наукової інформації, в якій визначені якісні і кількісні параметри міграції в трофічних ланцюгах основних радіонуклідів, викинутих при аварії) на Чорнобильській AEC, здійснена перша оцінка впливу радіонуклідів на біосферу і людину, розроблені достатньо надійні заходи, що знижують цей вплив.

Сучасні дослідження створюють сприятливі умови для формування на Україні колективу вчених-радіологів. Цьому сприяє їх спільна робота з відомими науковими центрами Європи за проектами, що фінансуються Комісією Європейських країн (KEK).

У вищих навчальних закладах країни (Національний аграрний Університет, Житомирський СГІ, Український інститут інженерів водного господарства) відкриваються екологічні факультети і радіобіологічні кафедри, які допоможуть підвищити освітній ценз студентів у сфері загальної і сільськогосподарської радіоекології.

Сучасний період розвитку радіоекології характеризується появою великої кількості наукових публікацій під авторством учених, які роблять перші кроки в радіоекології, що зумовлює низьку якість наукового узагальнення.

Ліквідувати цей недолік можна лише при умові набуття цими вченими основи радіоекологічних знань. Підготовка молодих спеціалістів в цій, достатньо складній галузі науки також дозволить вирішити проблему одержання якісної наукової інформації.

Явище радіоактивності і джерела іонізуючого випромінювання.

Явище радіоактивності і його фізична сутність.

Найдрібніша частинка хімічного елементу, що є носієм його хімічних властивостей, називається атомом (від грецького атомнеподільний). Відомо, що атоми всіх елементів, які входять до періодичної системи, складаються з електронів, протонів, і нейтронів.

Електрон (є) - стійка елементарна частинка з масою, що дорівнює 0,511 мегаелектронвольт (MeB) (в ядерній фізиці енергію частинок виражають в електронвольтах (еВ), єлектронвольт-енергія. яку набуває електрон. що проходить в електричному полі з різницею потенціалу 1 Вольт); 1 MeB (мегаелектроивольт)=1 млн.еВ; 1 KeB (кіноелектроивольт)= 1 тис. еВ.

Протон (р) - стійка елементарна частинка з масою, що дорівнює 1.6725*10 е24 г. Протон має додатній заряд електрона. Кількість протонів в ядрі називають атомним номером або зарядовим числом (z).

Нейтрон (н) - електрично нейтральна і нестабільна частинка з масою. рівною масі протона.

Протони і нейтрони мають загальну назву - нуклон (ядерна частинка, від грецького нуклеус-ядро); вони в ядрі можуть перетворюватись один в одного. Внаслідок рівності суми додатніх (протони) і від'ємних (електрони) зарядів атом є електронно- нейтральною системою (нейтрони - електроне нейтральна частина).

Електрони пов’язані з ядром двома протилежно спрямованими силами: кулонівська сила притягує електрон до ядра, а рівна їй сила інерціі намагається вирвати електрон з атома. При передаванні електронам із зовні додаткової енергії вони можуть або переходити з одного енергетичного рівня (орбіти) на другий, або виходити за межі цього атома. В першому випадку атом залишається нейтральним, але внаслідок наявності надлишку енергії буде називатися збудженим, а процес переходу електронів з одного енергетичного рівня на другий, більш віддалений від ядра, процесом збудження.

B іншому випадку, коли один або декілька електронів виходять за межі атома, такий атом перетворюється в додатній іон, а атом, що приєднує до себе один або декілька електронів, у від’ємнний.

Процес утворення іонів з нейтральних атомів називається іонізацією. У звичайних умовах атом в стані іону існує надзвичайно короткий час. При приєднанні до іону вільного електрона атом знову стає електрично-нейтральною системою. Цей процес має назву рекомбінації іонів і супроводжується виділенням надлишкової енергії у вигляді випромінювання.

У природі більшість хімічних елементів є сумішшю атомів з різним числом нейтронів в їх рядах. Атоми, однотипні за кількістю протонів (з однаковим зарядом), але різні за кількості нейтронів, називаються ізопами. Більшість (71 із 90) природних елементів є сумішшю 2-10 ізотопів. За допомогою ядерних реакцій можна одержати у кожного хімічного елементу ще по декілька радіоактивних (нестійких) ізотопів.

Щоб розділити ядро на його складові - протони і вивести їх з поля дії ядерних сил, треба виконати роботу, тобто затратити енергію.

Радіоактивність - властивість ядер певних елементів (урану, торію, радію, каліфорнію та ін.) самовільно перетворюватись в ядра інших елементів випусканням особливого випромінювання, яке називається радіоактивним випромінюванням. Такі елементи називаються радіоактивними.

Радіоактивні елементи розпадаються із строго визначеною швидкістю, що вимірюється періодом піврозпаду, тобто часом, протягом якого розпадається половина всіх атомів.

Радіоактивні явища, що відбуваються в природі, називають природною радіоактивністю; аналогічні процеси, що відбуваються в речовинах одержаних штучно (через ядерні реакції), - штучною радіоактивністю. Обидва види радіоактивності підпорядковуються одним законам.

2.10.2.