ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Радон и торон и их продукты распада из "Химический состав и радиоактивность атмосферы" Относительное содержание радиоактивного вещества в воздухе не меняется при вертикальном перемещении. [c.243] Источниками естественной радиоактивности в атмосфере служат радиоактивные вещества земной коры, а также вещества, образующиеся в результате воздействия на атмосферные газы космических лучей. Большая часть естественной радиоактивности тропосферы обусловлена первым источником. Земная кора содержит радиоактивные нуклиды и которые, распадаясь, выделяют изотопы одного и того же благородного газа радона радон Нп = Рп , торон Тп = Нп и актинон Ап = Кп . Роль актинона и его продуктов распада незначительна [38] и здесь обсуждаться не будет. [c.243] Уран-238 и торий-232 широко распространены в земной коре. В табл. 40 даны значения их средних концентраций [39], однако в отдельных местах они могут достигать 10 г/г для обоих элементов [30]. Большей частью весовые концентрации обоих элементов близки друг к другу, а поскольку нх постоянные распада не очень отличаются, то же самое можно сказать и об их удельной активности. [c.245] Механизм эксхаляции радона всецело определяется изменением локальных условий в почве и атмосфере. В связи с этим трудно установить количественные соотношения в отдельных случаях, однако основные процессы, способств)ющие эксхаляции, достаточно хорошо изучены. Израэль [39] выдвинул простую, но удобную модель для описания этих процессов, которая учитывает их основные стороны при помоши соответствующих параметров. Рассмотрим эту модель более подробно. [c.245] В рамках нащего предположения о постоянстве К- Однако и помимо такого упрощающего предположения это соотнощение между локальными величинами потока эманации и концентраций в воздушном вертикальном столбе справедливо только в том случае, если не происходит изменения этих величин по горизонтали. В противном случае с помощью приведенных соотношений трудно описать реальные случаи. [c.247] Можно ожидать, что поток эманации зависит от состояния почвы. Так, во время дождя наблюдалось уменьщение эксхаляции на 70%- Влияние температуры почвы и ее влажности незначительно. Вообще говоря, изменение влажности почвы приводит к большим флуктуациям величины Е, но на среднее значение существенно не влияет [50]. Имеются некоторые указания на наличие годового хода Е в восточных Альпах с максимумом в конце весны. Предполагается, что причиной этого является накопление радона в течение зимы, когда почва замерзает, и последующее выделение его при оттаивании почвы. [c.250] Годовые вариации в других местах сильно отличаются, и причины этого явления довольно сложны. Блиффорд и др. [И] представили данные, относящиеся к некоторым районам США и тихоокеанских островов, которые по большей части свидетельствуют о наличии минимума Е летом и максимума зимой. Однако имеются и исключения из этого правила. [c.250] Содержание радона в приземном слое воздуха сложным образом зависит от потока эманации и турбулентного перемешивания в вышележащих слоях, причем последний фактор, по-видимому, является доминирующим. В тихие дни содержание радона достигает максимума при восходе солнца, когда турбулентное перемешивание является наименьшим и становится минимальным в полдень, когда турбулентность наиболее развита. На рис. 51 приведены графики [41], иллюстрирующие этот факт. На нижнем из них показано, что короткоживущие продукты распада ночью практически достигают равновесного состояния. Частое образование тумана указывает на весьма неразвитую турбулентность в ночное время. Уилкенинг [104] подтвердил существование таких суточных изменений для Нью-Мексико большой серией наблюдений и обнаружил хорошую корреляцию этих изменений с порывистостью ветра. Он наблюдал весенний минимум, который, го его мнению, был обусловлен более высокими средними скоростями ветра в этом сезоне. [c.250] Градиент характеризует среднее значение вертикального потока радона, обусловленного эксхаляцией радона земной поверхностью и распадом его в более высоких слоях тропосферы. [c.251] Континентальное происхождение радона подтверждается вертикальными профилями концентрации (рпс. 52), полученными Векслером и др. [101]. В глубине территории США (Огайо) мы видим заметный спад концентрации с высотой, а поток радона направлен вверх. На западном побережье (Калифорния) поток радона в массах воздуха морского происхождения направлен вниз к поверхности океана как к поглощающей поверхности. Израэль [39] показал, что содержание радона в океанической воде значительно выше того, которое следовало бы ожидать исходя из содержания радия в воде. Маловероятно, чтобы это повышенное содержание радона объяснялось выделением его из глубоководных отложений и последующей диффузией вверх, так как, насколько мы можем- судить по обменному циклу СОг, скорость обмена между поверхностными и глубинными слоями в океане меньше, чем скорость распада радона. Следовательно, более вероятно, что этот избыток радона обусловлен поглощением его из воздуха таким образом, подтверждается континентальное происхождение радона. [c.253] Чемберлен и Дайсон [17], рассматривая поведение продуктов распада торона, показали, что большая часть атомов ТЬВ оседает на аэрозольных частицах. Лишь небольшая доля их существует в виде первичных частиц, для которых коэффициент диффузии равен 0,05 см 1сек. Подобные значения коэффициентов, по-видимому, будут характерны и для первичных частиц радоновой цепочки или для изотопов, образующихся при воздействии космических лучей на атмосферные газы. Такая величина коэффициента молекулярной диффузии соответствует частицам с радиусом около 5- 10 см, что равно удвоенному радиусу молекул воздуха. Именно такое значение коэффициента диффузии и соответствующий ему размер частиц указывают на то, что здесь мы имеем дело с группами молекул, а не с отдельными атомами. [c.255] Мы видим, что ThB и его дочерние продукты почти полностью связаны с аэрозольными частицами, однако в случае RaA это не так. Для аэрозоля морского происхождения с его низкой концентрацией в диапазоне частиц размером около 0,1 мк (или на больших высотах) следует ожидать, что заметное количество первичных частиц будет находиться в условиях равновесия. [c.259] Как мы установили в гл. 2, почти 30% частиц естественного аэрозоля несут положительный или отрицательный единичный заряд, в связи с чем возникает вопрос о влиянии этого фактора на процессы захвата. Оценки показывают, что подобные эффекты не вызывают отклонений более чем на 30% от указанных здесь величин и, следовательно, в первом приближении их можно не учитывать. [c.259] В диапазоне частиц от 0,015 до 0,5 мк. Л алогнчпая величина (50-процентный захват) была найдена и для естественной радиоактивности, причем она не менялась на последующих фильтрах. Из своих наблюдений они сделали вывод, что распределение радиоактивности по размерам частиц не очень искажается после прохождения сквозь фильтры и что область минимума, полученная на фильтрах, совпадает, таким образом, с максимумом распределения радиоактивного вещества по размерам частиц. Далее, используя специальные импакторы, авторы показали, что около 50% радиоактивного вещества содержится на частицах, радиусы которых превышают 0,1 мк. Якоби н др. [41] производили свои наблюдения на открытом воздухе, в помещении и в радиевых ша.хтах и во всех этих местах получили аналогичные результаты. Это свидетельствует о том, что распределение аэрозольных частиц по размерам относительно устойчиво, что согласуется со сделанными ранее (в гл. 2) выводами из наблюдений над аэрозолями. [c.261] Главный результат данных исследований состоит в том, что основное количество радиоактивного вещества приходится на частицы радиуса 0,1 мк в интервале радиусов от 0,015 до 0,5 ж/с, что удовлетворительно согласуется с распределением, изображенным кривой 3 на рис. 54. Таким образом, при дальнейщих исследованиях мы будем считать, что аппроксимация Лассена в настоящее время является наилучшей. [c.261] До сих пор мы не касались возможности того, то радон и торон непосредственно адсорбируются на поверхности аэрозолей. Наблюдения показывают (см., например, [37, стр. 115]), что поглощение имеет место, однако активность таких аэрозолей мала по сравнению с активностью продуктов распада, кроме особых условий, когда наблюдаются большие концентрации или радона, или аэрозольных частиц. [c.262] Процессы, которые изменяют распределение аэрозольных частиц по размерам, будут также способствовать удалению из атмосферы некоторых аэрозольных фракций. Поэтому RaD, Е и F будут представлены гораздо меньшими концентрациями, чем следовало бы ожидать исходя из условий равновесия для радона. Соотношение между короткоживущими и долгоживущими продуктами распада можно использовать для получения информации о времени пребывания естественного аэрозоля в атмосфере. Исследования и измерения подобного рода проводили многие авторы [12, 35, 58, 89]. [c.262] Вернуться к основной статье