Влияние радонового загрязнения на биоту

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

 

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Горно-Алтайский государственный университет»

(Горно-Алтайский государственный  университет, ГАГУ)

 

Естественно-геграфический факультет

Кафедра ботаники, зоологии, экологии и генетики

 

 

 

 

 

КУРСОВАЯ РАБОТА

 

 

ВЛИЯНИЕ РАДОНОВОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ НА БИОТУ

 

 

 

 

Работу выполнил :

студент 3 курса

112 группы

Мамонов М.С.

 

Проверил (а) научный

руководитель

к.б. н., профессор

Собчак Р.О.

 

Работа защищена

 

Оценка                    

                              

                                   

 

 

 

 

 

 

 

Горно-Алтайск,

2015 

ОГЛАВЛЕНИЕ

 

 

Введение	3
1 Естественная радиация – ее польза и вред (Литературный обзор)	5
Радон – естественный радиоактивный элемент	5
1.1.1 Химические и физические свойства радона	5
1.1.2 Использование радона в медицине	9
2 Влияние радона на биоту	13
2.1 Влияние радона на человека  и животных	13
2.2 Индикаторная роль растений  при радоновом загрязнении	13
3 Экологическая обстановка по радону	15
3.1 Радоновое загрязнение в Республике  Алтай	15
3.2 Радоновое загрязнение в г. Горно-Алтайске	18
4 Оценка радонового загрязнения  окрестностей г. Горно-Алтайска методами  фитоиндикации (Экспериментальная  часть) 4.1 Объекты, пробные площади, уровень радоновой радиации на ПП 4.2 Флуктуирующая асимметрия листьев  Березы повислой – Betula pendula Roth – как индикатор радонового загрязнения 4.2.1 Асимметрия как метод фитоиндикации	21   21 24   24
4.2.2 Методика отбора листьев  с модельных деревьев для оценки радоновой радиации методом флуктуирующей асимметрии	26
Выводы	27
Список использованных  источников и литературы	28

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

 

Актуальность работы. Земная кора с самого начального момента своего образования содержит естественные радиоактивные элементы (ЕРЭ), создающие естественный радиационный фон. Единственным газообразным продуктом, который рождается в процессе распада трех семейств ЕРЭ, является радон. Наибольший вклад в газовую составляющую ЕРЭ вносят радиоактивные семейства урана-238 и тория-232, в процессе распада которых образуются радиоактивные радон-222 и радон-220 [1].

Интерес к радоновой проблеме существует практически во всех развитых странах, поскольку более половины годовой дозы от всех природных источников излучения человек получает через воздух, облучая радоном свои легкие во время дыхания.

Радон и другие радионуклиды при самопроизвольном распаде вызывают мутагенные, канцерогенные и тератогенные изменения в живых организмах. Известно, что наиболее сильным мутагенным эффектом обладают радиоактивные элементы [2].

Территория Республики Алтай в связи с особенностями геологической структуры считается неблагоприятной в отношении облучения населения природными источниками излучения, формирующегося за счет повышенного содержания природных радионуклидов (радона).

Масштаб и уровень экологического неблагополучия по фактору «радон» можно оценить исходя из геологических особенностей региона. По данным Роспотребнадзора по Республике Алтай выборочное обследование атмосферного воздуха и общественных помещений в пределах агломерации выявило большое число помещений с двух-пяти и более кратным превышением ПДК по радону [3].

 

 

Цель работы. Выявить особенности радонового загрязнения в Республике Алтай и окр. г. Горно-Алтайска, а также проанализировать его воздействие на биоту.

Для достижения цели были поставлены следующие задачи:

• охарактеризовать химические и физические свойства радона;
• выявить возможные риски от радонового загрязнения;
• проанализировать применение радона в медицине;
• изучить метод флуктуирующей асимметрии листьев для последующей оценки степени радонового загрязнения окрестностей г. Горно-Алтайска;
• определить объекты исследований, пробные площади, замерить уровень радонового загрязнения на них.

Структура и объем работы. Курсовая работа состоит из введения, 4 глав, выводов, списка литературы и источников (34 наименований) и одного приложения. Работа изложена на 30 страницах машинописного текста, иллюстрирована 5 рисунками и 1 таблицами.

 

 

1 ЕСТЕСТВЕННАЯ РАДИАЦИЯ  – ЕЁ ПОЛЬЗА И ВРЕД (ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР)

1.1 Радон – естественный радиоактивный элемент

1.1.1 Химические и физические свойства радона

 

 

Радон является элементом периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева, он имеет атомный номер 86 и обозначается символом Rn (Radon).

Также радон можно назвать одноатомным инертным газом, который не имеет цвета и запаха. Радон выделяется из почвы, также из множества строительных материалов (например кирпича, красной глины, гранита).При комнатной температуре является одним из самых тяжелых газов. Наиболее стабильный изотоп (222Rn) имеет период полураспада 3,8 суток [4].

Радон – радиоактивный элемент. Испуская поток α-частиц, которые представляют собой ядра гелия и они являются промежуточными продуктами в цепи радиоактивных превращений радия.

Радон  относится к благородным газам. Благородные газы это группа химических элементов, которые обладают схожими свойствами. При благоприятных (нормальных) условиях они представляют собой одноатомные газа, которые не имеют цвета и запаха с достаточно низкой химической реактивностью. При экстремальных условиях благородные газы химически не реактивны [5].

Инертные газы имеют более низкую точку сжижения и замерзания в отличие от других газов имеющих тот же молекулярный вес. Это обуславливается  благодаря насыщенному характеру  атомных молекул. Радон имеет ряд отличительных свойств, он светится в темноте, испускает тепло без нагревания и может образовывать новые элементы: газообразные и твёрдые вещества. Он в 110 раз тяжелее водорода, в 55 раз тяжелее гелия, в 7 с  раз тяжелее воздуха.

Один литр  газа радона  весит почти  10 г. Химически радон является совершенно инертным газом, который не имеет цвет. Радон  по сравнению с другими инертными газами лучше растворяется в воде. При охлаждении до минус  62°С радон способен сгущаться в жидкость, которая  превышает вес воды. При температуре минус  71°С радон подвержен замерзанию. Радон выделяют из солей радия но в очень малом количестве, потому что чтобы получить 1 л радона нужно иметь более 500 кг радия [6].

Инертные газы имеют более высокой способностью проводить электрический ток по сравнению с другими газами и при прохождении через них тока они ярко светятся: гелий имеет ярко-жёлтый свет, потому что в его спектре имеется двойная жёлтая линия, которая преобладает над остальными; неон обладает огненно красным светом, потому что его линии лежат в краном спектре [7].

Ко времени открытия радона, было мнение, что элементы данной  группы являются  химически инертными и не способны к образованию настоящих химических соединений.

Известны были лишь клатраты, которые образовывались за счёт сил Ван-дер-Ваальса. К числу этих клатратов относились гидраты, такие как гидрат криптона, ксенона и аргона, которые получаются при сжатие подходящего газа над водой до давления, которое превышает упругость распада гидрата при данной температуре.

Для того чтобы получить аналогичный клатрат радона и обнаружить его по изменению упругости пара потребовалось бы недоступное количество этого элемента.

Б.А. Никитин предложил новый метод получения клатратных соединений благородных газов. Он заключался в изоморфном соосаждении молекулярного соединения радона с кристаллами специфического носителя

При изучении поведения радона при процессах соосаждения его с гидратами сернистого газа и сероводорода, Никитин показал, что имеется гидрат радона, который изоморфно соосаждается с SCy6H2O и HS — 6H2O.

Масса радона в данных опытах составляла 10–11 г. Тем же способом  получены клатратные соединения радона с рядом органических соединений, например с  фенолом и толуолом.Исследования химии радона возможны лишь с субмикроколичествами этого элемента при использовании в качестве специфических носителей соединений ксенона.

Следует, однако, учитывать, что между ксеноном и радоном находится 32 элемента (наряду с 5d-, 6s- и 6р-происходит заполнение 4f-орбит), что определяет большую металличность радона по сравнению с ксеноном.

Первое истинное соединение радона -дифторид радона – было получено в 1962 г. вскоре после синтеза первых фторидов ксенона. RnF2 образуется как при непосредственном взаимодействии газообразных радона и фтора при 400°С, так и при окислении его дифторидом криптона, ди- и тетрафторидами ксенона и некоторыми другими окислителями.

Дифторид радона устойчив до 200° С и восстанавливается до элементарного радона водородом при 500°С и давлении H2, равном 20 МПа. Идентификация дифторида радона осуществлена путем изучения его сокристаллизации с фторидами и другими производными ксенона. Ни с одним окислителей не получено соединение радона, где его степень окисления была бы выше +2.

Причиной этого является большая устойчивость промежуточного продукта фторирования (RnF+X-) по сравнению с аналогичной формой ксенона. Это обусловлено большей ионностью связи в случае радон содержащей частицы. Как показали дальнейшие исследования, преодолеть кинетический барьер реакций образования высших фторидов радона можно либо введением в реакционную систему дифторида никеля, обладающего наивысшей каталитической активностью в процессах фторирования ксенона, либо осуществлением реакции фторирования в присутствии бромида натрия. В последнем случае большая, чем у дифторида радона, фтордонорная способность фторида натрия позволяет конвертировать RnF+ в RnF2 в результате реакции: RnF+SbF6 + NaF = RnF2 + Na+SbF6.

RnF2 фторируется с образованием высших фторидов, при гидролизе которых образуются высшие оксиды радона. Подтверждением образования соединений радона в высших валентных состояниях является эффективная сокристаллизация ксенатов и радонатов бария.

Долгое время не находили условий, при которых благородные газы могли бы вступать в химическое взаимодействие. Они не образовывали истинных химических соединений. Иными словами их валентность равнялась нулю. На этом основании было решено новую группу химических элементов считать нулевой. Малая химическая активность благородных газов объясняется жёсткой восьмиэлектронной конфигурацией внешнего электронного слоя.

Поляризуемость атомов растёт с увеличением числа электронных слоёв. Следовательно, она должна увеличиваться при переходе от гелия к радону.

В этом же направлении должна увеличиваться и реакционная способность благородных газов. Так, уже в 1924 году высказывалась идея, что некоторые соединения тяжелых инертных газов (в частности, фториды и хлориды ксенона) термодинамически вполне стабильны и могут существовать при обычных условиях. Через девять лет эту идею поддержали и развили известные теоретики – Полинг и Оддо.

Изучение электронной структуры оболочек криптона и ксенона с позиций квантовой механики привело к заключению, что эти газы в состоянии образовывать устойчивые соединения с фтором.

Нашлись и экспериментаторы, решившие проверить гипотезу, но шло время, ставились опыты, а фторид ксенона не получался. В результате почти все работы в этой области были прекращены, и мнение об абсолютной инертности благородных газов утвердилось окончательно. Исторически первым и наиболее распространенным является радиометрический метод определения радона по радиоактивности продуктов его распада и сравнению ее с активностью эталона.

 

Изотоп радона 222 может быть определен  по интенсивности собственного α-излучения. Удобным методом определения радона в воде является экстракция его толуолом с последующим измерением активности толуольного раствора с помощью жидкостного сцинтилляционного счетчика [8].

Таким образом, радон является радиоактивным элементом обладающим рядом отличительных свойств: он светится в темноте, испускает тепло без нагревания и может образовывать новые элементы: газообразные и твёрдые вещества.

 

 

1.1.2 Использование радона в медицине

 

 

На протяжении почти ста лет после своего открытия радон используется во многих сферах жизни человека. К примеру, радон используют при выращивании домашних животных, с помощью излучения, которое производит радон находят залежи радиоактивных элементов, также радон используют во многих технологических процессах.