Статья:

Пути образования радиоактивного изотопа углерода и влияние его на человека и животных

Конференция: XL Студенческая международная заочная научно-практическая конференция «Молодежный научный форум: естественные и медицинские науки»

Секция: Сельскохозяйственные науки

Выходные данные
Краснова В.Е. Пути образования радиоактивного изотопа углерода и влияние его на человека и животных // Молодежный научный форум: Естественные и медицинские науки: электр. сб. ст. по мат. XL междунар. студ. науч.-практ. конф. № 11(39). URL: https://nauchforum.ru/archive/MNF_nature/11(39).pdf (дата обращения: 23.03.2019)
Лауреаты определены. Конференция завершена
Эта статья набрала 0 голосов
Мне нравится
Дипломы
лауреатов
Сертификаты
участников
Дипломы
лауреатов
Сертификаты
участников
на печатьскачать .pdfподелиться

Пути образования радиоактивного изотопа углерода и влияние его на человека и животных

Краснова Вероника Евгеньевна
студент, Омский ГАУ имени П.А.Столыпина, РФ, г. Омск
Шмат Елена Викторовна
научный руководитель, канд. техн. наук, доц., Омский ГАУ имени П.А. Столыпина, РФ, г. Омск

 

Оценка состояния окружающей среды сегодня является одним из приоритетных и актуальных направлений. В последнее время большое внимание уделяется охране окружающей среды, особенно в связи с развитием атомной индустрии. Эксплуатация ядерных реакторов в настоящее время – это обычный рутинный процесс, но, несмотря на достаточно высокий уровень развития атомной промышленности, система работы атомных станций требует специальных охранных и контролирующих мероприятий. Поступление отходов ядерного цикла в окружающую среду приводит к процессам загрязнения и повышения радиационной опасности, которая может вести к гибели живых организмов.

Одним из опасных радиоактивных изотопов, поступающих в окружающую среду, является радиоактивный изотоп углерода. Несмотря на то, что количество радиоуглерода, которое выделяется в окружающую среду при работе реакторного цикла, представляет сравнительно небольшую долю от общего загрязнения радионуклидами, вклад в общую эффективную дозу облучения этого радионуклида составляет около 56%. Разрушающее воздействие изотопа радиоуглерода на живые организмы определяется его биологическим сродством к тканям живого организма. Кроме того, большое значение радиоуглерод имеет за счет своей нестабильности по отношению к стабильным изотопам углерода.

Благодаря постоянным потокам космических лучей, бомбардирующих атмосферу Земли, образование 14С происходит постоянно. Полученный углерод быстро окисляется до 14СО2 и в дальнейшем усваивается растениями и микроорганизмами, поступая в пищевую цепь других организмов. Таким образом, каждый живой организм постоянно получает определённое количество 14С в течение всей жизни. Как только организм погибает, такой обмен прекращается, и накопленный 14С постепенно распадается в реакции бета-распада. Испуская электрон и антинейтрино, 14С превращается в стабильный азот. Совместный эффект радиоактивных потерь и новых образований в стратосфере приводит к постоянной, хотя и незначительной, равновесной концентрации 14C в биосфере [3]. Выбросы 14С из АЭС являются дополнительным фактором накопления этого радионуклида в атмосфере, составляющим десятые доли процента от уровня естественного фона.

Удельная активность 14С в биосфере на поверхности Земли достигает 230 Бк/кг природного углерода. В настоящее время в развитых странах начинают уделять все большее внимание вопросам геохимии долгоживущих радионуклидов 3Н и 14С в различных компонентах окружающей среды в связи с различными задачами, касающимися охраны окружающей среды и безопасности человека. Большое внимание уделяется исследованиям поведения радиоактивного изотопа углерода во многих странах в связи с загрязнением морской среды. Средние содержания радиоактивного изотопа углерода в водах и биоте в прибрежной морской зоне, в удаленной части от потенциально опасных источников составляют 247,6±1 Bq/kg. 14C активность в растворенном органическом углероде морской воды и части морской биоты существенно превышает «ожидаемые» фоновые значения в окружающей среде. Такое загрязнение оказывает влияние на морскую биоту, которая извлекает углерод из воды [1].

Высокие концентрации радиоуглерода могут быть зафиксированы не только в растительности, но и в яичной скорлупе пернатых птиц, которые гнездуются в зоне развития болот. Самые высокие концентрации радиоуглерода характерны для яичной скорлупы птиц, которые гнездуются в мелководных водоемах и в верхней части увлажненных почвенных горизонтов. Были построены модели поведения этих радионуклидов и накопления их биологическими объектами при внезапном увеличении концентрации радионуклидов в почвах, прослежена динамика этих радионуклидов на суше и в воде. Результаты показали, что увеличение содержания радиоизотопа углерода оказывает неблагоприятное влияние на рост многих растений, например, риса. Изменения содержания этих радионуклидов может играть ключевую роль в процессах биологического развития живых организмов [2].

Изменение концентрации радиоуглерода в траве городов является чутким индикатором изменения СО2, который поступает в воздух при сжигании бензинового топлива. Поэтому в больших городах определение содержания 14С было предложено использовать для установления величины загрязнения воздуха отработанными газами.

Анализ определения содержания 14С в кольцах деревьев показал достаточно быстрые изменения в атмосфере этого радионуклида. Аномальные значения содержания 14С в кольцах деревьев также можно использовать как маркер для уточнения дендрохронологических построений, тогда, когда возникают проблемы при подсчете прироста колец. В целлюлозе колец деревьев точно отражено текущее атмосферное состояние содержания радиоуглерода за период роста.

В процессе фотосинтеза 14С усваивается растениями, через которые он попадает в организмы животных и человека. Локальные очаги загрязнения 14С могут оказаться, как вблизи АЭС на расстоянии 1–2 км от ее выбросной вентиляционной трубы, так и в растениях, находящихся от АЭС на расстоянии 20–30 км. Повреждающее действие 14С, вошедшего в состав молекул белков и, особенно, в ДНК и РНК живого организма, обусловлено как радиационным воздействием β-частиц и ядер отдачи азота, так и изменением химического состава молекулы в результате превращения атома углерода в атом азота [2].

 Значительная часть повреждений ДНК при распаде 14С приводит преимущественно к генным мутациям второго и третьего порядков, связанным с изменением химической структуры кодонов. Такие изменения практически не восстанавливаются системой репарации и являются необратимыми. Процесс образования радиоуглерода в атмосфере и стадии его поступления в окружающую среду. По данным, трансмутации составляют около 10 % всех повреждений (генетических и соматических), являющихся следствием облучения человека и животных содержащимся в организме 14С.

Разрушающее воздействие изотопа радиоуглерода на живые организмы определяется его биологическим сродством к тканям живого организма. Так, загрязнение 14С оказывает разрушающее воздействие на живые организмы, повреждает молекулы ДНК и РНК, вызывая генные мутации. Такие изменения практически не восстанавливаются системой репарации, то есть 14С оказывают необратимое действие на организм человека и животных. Большое внимание уделяется исследованиям поведения радиоактивного изотопа углерода во многих странах в связи с загрязнением морской среды. Изменения содержания этого изотопа также может играть ключевую роль в процессах биологического развития живых организмов, поэтому изучение данного изотопа имеет важное значение для современного мира [3].

Таким образом, можно сказать, что несмотря на небольшой уровень радиоактивного изотопа углерода в атмосфере и его сравнительно невысокую активность, он оказывает огромное влияние на живые организмы.

 

Список литературы:

  1. Брайцева О.А. Радиоуглерод в археологических и палеоэкологических исследованиях / О. А. Брайцева, Л. Д. Сулержицкий – СПб., 2011. – 94 с.
  2. Зазовская Э.П. Радиоуглеродное датирование органического вещества почв и седиментов: опыт применения в археологическом почвоведении / Э.П. Зазовская, О.А. Чичагова // Мат-лы Всерос. конф. по археологическому почвоведению, посвященной памяти проф. В.А. Демкина. – Пущино, 2014. – С. 25–29.
  3. Марченко Ж.В. Начальные результаты по датированию археологических памятников эпохи голоцена на УМС в ЦКП СО РАН – Геохронология кайнозоя: экспериментальные 14 С и сравнительный анализ данных / Ж.В. Марченко, В.С. Панов, Л. А. Орлова // Проблемы археологии, этнографии, антропологии Сибири и сопредельных территорий. – 2013. – №XIX. – С. 244–250.