Учебное пособие, написанное преподавателями кафедры радиохимии химического факультета МГУ, посвящено одной из актуальных проблем охраны окружающей среды. Рассматривается поступление естественных и техногенных радионуклидов в окру-жающую среду, особое внимание уделяется поведению радионуклидов в атмосфере и гидросфере. Обсуждаются проблемы определения радионуклидов в окружающей среде, в том числе пробоотбор, подготовка пробы, методы разделения и концентрирования и выбор метода измерения радиоактивности и идентификации радионук-лидов в зависимости от поставленной задачи. В качестве примеров описывается анализ различных объектов.
Для студентов радиохимических специальностей, слушателей курсов повышения квалификации, а также экологов, геохимиков и других специалистов, работающих в различных областях, связан-ных с природоохранной деятельностью.
ОГЛАВЛЕНИЕ |
|
| Предисловие |
3 |
| Принятые обозначения и
сокращения |
5 |
| 1. Введение |
7 |
| 2. Поступление радионуклидов
в окружающую среду |
10 |
| 2.1. Естественная радиоактивность |
10 |
| 2.2. Искусственные радионуклиды в
окружающей среде |
14 |
| 2.2.1. Ядерное оружие |
15 |
| 2.2.2. Ядерные взрывы, проводимые в
мирных целях |
19 |
| 2.2.3. Сброс радиоактивных отходов
в моря и реки |
21 |
| 2.2.4. Аварийные ситуации на
морских и воздушных судах |
27 |
| 2.2.5. Искусственные спутники Земли |
28 |
| 2.2.6. Ядерный топливный цикл |
29 |
| 2.2.7. Аварии на предприятиях
ядерного топливного цикла |
30 |
| 2.2.8. Боеприпасы с обедненным
ураном |
33 |
| Литература |
37 |
| 3. Радионуклиды в атмосфере |
38 |
| 3.1. Радон и продукты его распада |
38 |
| 3.2. Космическое излучение и
космогенные радионуклиды |
42 |
| 3.2.1. Углерод-14 |
43 |
| 3.2.2. Бериллий-7 и бериллий-10 |
46 |
| 3.3. Искусственные радионуклиды в
атмосфере |
47 |
| Литература |
48 |
| 4. Радионуклиды в гидросфере |
49 |
| 4.1. Естественная радиоактивность
гидросферы |
49 |
| 4.2. Искусственная
радиоактивность гидросферы |
61 |
| 4.2.1. Актиниды в гидросфере |
69 |
| Литература |
75 |
| 5. Радионуклиды в литосфере |
77 |
| 5.1. Миграция искусственных
радионуклидов в почве и перенос почва - растение
|
78 |
| 5.2. Роль гуминовых и фульвокислот
в миграции радионуклидов |
83 |
| 5.2.1. Строение и свойства
гуминовых кислот и фульвокислот |
83 |
| 5.2.2. Комплексообразование радионуклидов с
гуминовыми кислотами |
86 |
| Литература |
90 |
| 6. Природная и техногенная
радиоактивность в городской среде |
92 |
| 6.1. Особенности городского
ландшафта |
92 |
| 6.2. Природные радионуклиды в
городской среде |
. 93 |
| 6.3. Техногенные радионуклиды в
городской среде |
97 |
| 6.4. Радионуклиды в помещениях |
103 |
| Литература |
106 |
| 7. Применение радионуклидов в
качестве трассеров при исследовании окружающей
среды |
107 |
| 7.1. Природные радионуклиды |
109 |
| 7.1.1. Торий-234 |
109 |
| 7.1.2. Свинец-210 и полоний-210 |
111 |
| 7.1.3. Бериллий-7 |
116 |
| 7.1.4. Фосфор-32 и фосфор-33 |
118 |
| 7.1.5. Кремний-32 |
121 |
| 7.2. Искусственные радионуклиды |
122 |
| 7.3. Идентификация источников
поступления искусственных радионуклидов |
129 |
| Литература |
135 |
| 8. Определение радионуклидов
в окружающей среде. Общие проблемы |
137 |
| 8.1. Постановка задачи |
138 |
| 8.2. Выбор метода определения
радионуклида |
139 |
| 8.3. Применение носителей |
139 |
| 8.4. Определение химического
выхода |
140 |
| Литература |
142 |
| 9. Отбор проб объектов
окружающей среды |
143 |
| 9.1. Общие принципы пробоотбора |
143 |
| 9.2. Планирование пробоотбора |
143 |
| 9.3. Компоненты атмосферы |
144 |
| 9.4. Атмосферные выпадения |
145 |
| 9.5. Природная вода |
146 |
| 9.6. Взвешенное и коллоидное
вещество |
147 |
| 9.7. Донные отложения |
149 |
| 9.8. Льды |
150 |
| 9.9. Почва |
150 |
| 9.10. Биота |
152 |
| Литература |
152 |
| 10. Методы разделения и
концентрирования |
154 |
| 10.1. Экстракция |
154 |
| 10.1.1. Экстракция
несольватированных нейтральных соединений |
156 |
| 10.1.2. Экстракция
внутрикомплексных соединений |
156 |
| 10.1.3. Экстракция донорными
экстрагентами |
157 |
| 10.1.4. Экстракция аминами |
158 |
| 10.2. Экстракционная хроматография
|
160 |
| 10.3. Осаждение и соосаждение |
163 |
| Литература |
165 |
| 11. Измерение радиоактивности
и идентификация радионуклидов. . |
166 |
| 11.1. Основные понятия и
определения |
166 |
| 11.1.1. Эффективность регистрации
излучений. |
166 |
| 11.1.2. Фон и холостой опыт |
167 |
| 11.1.3. Идентификация радионуклидов |
168 |
| 11.1.4. Временные характеристики
детекторов |
168 |
| 11.1.5. Постановка задачи |
170 |
| 11.2. Ионизационные детекторы |
170 |
| 11.3. Гамма-спектрометрия |
176 |
| 11.3.1. Испускание и поглощение
гамма-квантов ядрами |
176 |
| 11.3.2. Взаимодействие
гамма-квантов с веществом |
177 |
| 11.3.3. Детектирование
гамма-квантов |
179 |
| 11.3.4. Определение
радиоактивности |
181 |
| 11.3.4.1. Калибровка |
183 |
| 11.3.4.2. Набор спектра препарата,
определение площади пика |
185 |
| 11.3.4.3. Идентификация пиков |
185 |
| 11.3.4.4. Учет фона. |
185 |
| 11.3.4.5. Количественное определение
радионуклидов |
187 |
| 11.3.4.6. Учет каскадных
гамма-квантов |
188 |
| 11.3.5. Применение метода |
190 |
| 11.3.6. Проблемы метода |
190 |
| 11.4. Альфа-спектрометрия с
применением полупроводниковых детекторов |
192 |
| 11.4.1. Взаимодействие альфа-частиц
с веществом. |
192 |
| 11.4.2. Калибровка а-спектрометра по
энергии и эффективности. |
194 |
| 11.4.3. Условия измерения. |
196 |
| 11.4.4. Обработка а-спектров |
198 |
| 11.5.Жидкостно-сцинтилляционная
спектрометрия. |
199 |
| 11.5.1. Введение |
199 |
| 11.5.2. Процесс регистрации
излучения. Передача энергии в
жидкостно-сцинтилляционных системах. |
200 |
| 11.5.3. Процессы гашения в ЖС
системах |
203 |
| 11.5.4. Определение абсолютной
активности. Параметры гашения |
206 |
| 11.5.5. Трассирование эффективности
|
209 |
| 11.5.6. Установки для
жидкостно-сцинтилляционных измерений |
212 |
| 11.5.7. Анализ сложных смесей
радионуклидов ЖС методом |
215 |
| 11.5.8. Измерение черенковского
излучения. |
216 |
| 11.5.9. Практическая работа с
аппаратурой для ЖС измерений . |
218 |
| 11.6. Измерение низких активностей |
219 |
| 11.6.1. Критический уровень Iс. |
221 |
| 11.6.2. Минимальная детектируемая
скорость счета ID |
222 |
| 11.6.3. Расчет критического уровня и
минимального детектируемого количества
импульсов |
222 |
| 11.6.4. Методы снижения фона |
224 |
| 11.7. Другие методы определения
радионуклидов |
229 |
| 11.7.1. Масс-спектрометрия |
229 |
| 11.7.2. Активационный анализ |
231 |
| Литература. |
233 |
| 12. Методы определения
физико-химических форм радионуклидов. |
236 |
| 12.1. Изучение связывания с
частицами разного размера |
236 |
| 12.2. Фракционирование
радионуклидов по различным геохимическим
фракциям почв и донных осадков |
240 |
| 12.3. Определение химической формы
радионуклидов |
242 |
| 12.3.1. Косвенные способы
определения валентных форм радионуклидов |
242 |
| 12.3.2. Прямые методы определения
валентных форм радионуклидов |
244 |
| 12.4. Рентгеновские методы
изучения форм радионуклидов |
244 |
| Литература |
248 |
| 13. Анализ объектов
окружающей среды |
251 |
| 13.1. Углерод-14 |
251 |
| 13.2. Бериллий-7 |
252 |
| 13.3. Фосфор-32 и фосфор-33 |
253 |
| 13.4. Радий |
254 |
| 13.4.1. Радий-226 |
254 |
| 13.4.2. Радий-228 |
255 |
| 13.5. Радон и короткоживущие
продукты его распада |
256 |
| 13.6. Свинец-210 и продукты его
распада |
257 |
| 13.7. Торий-234 |
258 |
| 13.8. Цезий-137 и цезий-134 |
261 |
| 13.9. Стронций-90 |
264 |
| 13.10. Радиоактивные изотопы иода. |
264 |
| 13.10.1. Иод-131 |
264 |
| 13.10.2. Иод-129 |
265 |
| 13.11. Трансурановые элементы |
267 |
| 13.11.1. Плутоний |
267 |
| 13.11.2. Нептуний |
269 |
| 13.11.3. Америций |
269 |
| 13.12. Определение радиоактивности
в питьевой воде |
270 |
| Литература |
272 |
| Заключение |
275 |
| Рекомендуемая литература |
277 |
| Приложение.Наиболее интенсивные -/-линии радионуклидов естественных рядов урана-радия и тория |
278 |
| Указатель радионуклидов |
280 |