Загальна екологія (та неоекологія

Сорт меду	Види якості бджолиного меду	Візуальні спостереження	Недолік (-), або перевага (+)
	1. Механічні домішки  у меду
	2. Домішки борошна  або крохмалю
	3. Домішки крейди
	4. Домішки крохмальної патоки
	5. Домішки цукрового сиропу
	6. Домішки інвертного цукру
	7. Зрілість меду
	8. Вологість меду

 

5.4 Зміст звіту

 

6. Назва й мета лабораторної роботи.
7. Короткі теоретичні відомості.
8. Опис порядку виконання лабораторної роботи.
9. Таблиця 5.1, в котру занесені спостереження дослідів якості меду.
10. Письмові висновки по досліду якості меду.

 

 

5.5 Контрольні питання

 

1.  Що таке „Жива речовина”?
2. Яка існує класифікація живої речовини?
3. Які вимоги висувають до живих організмів з метою використання їх як індикаторів стану навколишнього середовища ?
4. Чому бджола може бути екологічним індикатором ?
5. Які якості бджолиного меду досліджують?

 

 

 

 

6  Лабораторна робота № 6.

 

„ОЦІНКА РІВНЯ РАДІАЦІЙНОГО ФОНУ ТА ЗАБРУДНЕНОСТІ ВОДИ, ГРУНТУ, ХАРЧОВИХ ПРОДУКТІВ”

 

Мета роботи: лабораторна робота виконується з метою вивчення основних понять радіоактивності, негативного впливу радіації на оточуюче середовище та ознайомлення з приладами й методами для виміру потужності випромінювання, радіаційного фону та рівня забрудненості води, ґрунту, харчових продуктів за g-випромінюванням.

 

 

6.1 Короткі теоретичні відомості

6.1.1 Радіоактивність та види іонізуючого випромінювання

 

Радіація — це іонізуюче випромінювання, що виникає у процесі самочинного розпаду ядра атома нестабільного нукліда хімічного елемента.

Якісною характеристикою випромінювання є вид та енергія випромінювання, проникна здатність, період піврозпаду, кількісною — активність (радіоактивність).

Радіоактивність - це здатність ядер деяких хімічних елементів мимоволі розпадатися з утворенням ядер нових хімічних елементів і випусканням іонізуючого випромінювання.

Кожен хімічний елемент може мати декілька ізотопів, які містять в ядрі однакову кількість протонів, але різне число нейтронів і однакове число електронів в атомній оболонці. Ізотопи посідають одне і те ж місце в періодичній системі елементів. Розрізняють стабільні (стійкі) ізотопи і нестабільні (радіоактивні) ізотопи. Хімічні елементи, що займають в періодичній системі місця з 1-го по 83-є мають як стабільні, так і радіоактивні ізотопи; наприклад, водень складається з трьох ізотопів: двох стабільних (¹Н протій, ²Н дейтерій) і одних радіоактивних (³Н тритій). Найважчим елементом, що має стабільний ізотоп, є вісмут (Вi, z=83). Елементи, що стоять в періодичній системі після вісмуту, стабільних ізотопів не мають, наприклад, уран складається з трьох радіоактивних ізотопів ²³⁸U, ²³⁵U, ²³⁴U.

Швидкість розпаду радіоактивного ізотопу характеризується періодом напіврозпаду (Т_1/2) - це час, за який розпадається половина радіоактивної речовини. Період напіврозпаду не залежить від кількості речовини і завжди постійний (період напіврозпаду радону ²²²Rn = 3,8 доби, урану ²³⁵U = 7^.10⁸ років, ²³⁸U =  4,5^.10⁹ років).

Радіоактивний розпад має  статистичну природу; атомні ядра перетворюються незалежно один від одного; кожен  радіонуклід має характерну для нього вірогідність розпаду. Для окремого атома нестабільного нукліда не можна передбачити момент його перетворення. Вірогідність розпаду обумовлена властивостями даного виду ядер, тобто вона не залежить від хімічного і фізичного стану радіонукліда.

Іонізуючими називають такі випромінювання, які, проходячи через середовище, викликають її іонізацію. Крім іонізації випромінювання можуть спричиняти збудження молекул середовища. Енергію іонізуючого випромінювання вимірюють в позасистемних одиницях електрон-вольтах (еВ), 1еВ = 1,6^.10^-19 Дж. Ультрафіолетове випромінювання і видиме світло не відносять до іонізуючих.

За  своєю природою іонізуюче випромінювання буває фотонним і корпускулярним. Фотонне випромінювання включає g-випромінювання і рентгенівське випромінювання.

g-випромінювання - це фотонне випромінювання, що виникає при зміні енергетичного стану атомних ядер або при анігіляції частинок (наприклад, електрона і позитрона). Воно володіє високою проникною здатністю (середній пробіг фотонів в повітрі складає близько ста метрів, а в біологічній тканині - до 10 - 15 см), представляє основну небезпеку як джерело зовнішнього опромінювання. Рентгенівське випромінювання - це фотонне випромінювання, що складається з гальмівного або характеристичного випромінювання. Під гальмовим розуміють випромінювання, що виникає при зменшенні кінетичної енергії заряджених частинок, а під характеристичним - що виникає при зміні енергетичного стану електронів атома.

Корпускулярне випромінювання - це іонізуюче випромінювання, що складається з частинок масою, відмінною від нуля. Воно буває слідуючих видів:

- b (β⁺, β^-) - випромінювання, що складається з електронів або позитронів, випускається при ядерних перетвореннях. Бета-частки володіють малим пробігом (декілька метрів в повітрі і декілька сантиметрів в біологічній тканині), випромінювачі бети небезпечні при проникненні в легені і шлунково-кишковий тракт як внутрішні опромінювачі;

- a- випромінювання, що складається з частинок, що мають будову, аналогічну ядру атома гелію, тобто з двох протонів і двох нейтронів, альфа-частки володіють дуже малим пробігом (не більше декількох сантиметрів в повітрі і не більше 0,1 мм в біологічній тканині). Випромінювачі Альфи небезпечні при проникненні всередину організму як джерела внутрішнього опромінення;

- протонне випромінювання, що складається з протонів;

- нейтронне випромінювання, що складається з нейтронів.

6.1.2 Одиниці іонізуючих випромінювань

 

Активність джерела радіаційного випромінювання характеризується числом ядерних перетворень в одиницю часу і виражається в беккерелях (Бк): 1Бк = 1 розпад в секунду (позасистемна одиниця Кюрі - Кю = 3,7. 10¹⁰ Бк).

Поле, що створюється  джерелом іонізуючого випромінювання, має наступні характеристики:

1. Експозиційна доза рентгенівського і гамма-випромінювання D₀ визначається по іонізації повітря. Вона є відношенням сумарного заряду dQ всіх іонів одного знаку, створених в сухому повітрі (T = 288К, Р = 101325 Па), коли всі електрони і позитрони, звільнені фотонами в елементарному повітря масою dm, повністю зупинилися, до маси повітря у вказаному :

D₀  =  dQ /  dm

Одиниця виміру - кулон на кілограм, Кл/кг. Використовується і позасистемна одиниця виміру - рентген, Р (1 Р = 2,25 ^. 10^-4  Кл/кг).

2. Потужність експозиційної дози P₀ - приріст експозиційної дози в одиницю часу:

P₀ =  dD₀ / dt

Одиниця виміру - Ампер на кілограм, А/кг. Позасистемна одиниця Р/с (1А/кг  = 3,88 Р/с ).

 

Поглинання енергії  випромінювання об'єктами природи характеризується наступними параметрами:

1. Поглинена доза випромінювання D - це енергія іонізуючого випромінювання dE, поглинена опромінюваною речовиною і розрахована на одиницю його маси:

D =  dE / dm

Одиниця виміру поглиненої дози - грій, Гр. Позасистемна одиниця радий, 1Гр = 100 радий = 1 Дж/кг.

2. Потужність поглиненої дози Р - приріст поглиненої дози випромінювання dD в одиницю часу.

P =  dD / dt,  Гр/с = Вт/кг.

 

При характеристиці поглинання опромінювання біологічними об'єктами використовують наступні поняття:

1. Еквівалентна доза Н_екв - основна дозиметрична величина в області радіаційної безпеки, котра введена для оцінки можливої шкоди здоров'ю людини від хронічної дії іонізуючого випромінювання довільного складу. Еквівалентна доза — величина поглинутої дози D_погл, помножена на середній коефіцієнт якості конкретного виду випромінювання (радіаційний взвішений фактор; коефіцієнт біологічної активності).

Системною одиницею поглинутої дози є зіверт (Зв), несистемною - бер - поглинута доза будь-якого іонізуючого випромінювання, що має таку саму біологічну активність, як і 1 рад рентгенівського чи γ-випромінювання (1 Зв = 100 бер).

2. Потужність еквівалентної дози - приріст еквівалентної дози в одиницю часу. Одиниця потужності еквівалентної дози - зіверт в секунду (Зв/с).

3. Ефективна еквівалентна доза (ЕЕД) – сума добутків еквівалентної дози, отриманої кожним органом, на відповідний ваговий коефіцієнт, що враховує різну чутливість органів до випромінювання. ЕЕД забезпечує порівнянність і приведення нерівномірного опромінювання тіла до такої ж оцінки його наслідків, як і при рівномірному опромінюванні. Ця величина вимірюється в зівертах, Зв. Наприклад, доза опромінення легенів 1 мЗв відповідає ЕЕД = 0,12 мЗв, тобто показує, що при рівномірному опромінюванні всього тіла дозою 0,12 мЗв вірогідність ризику від опромінення така ж, що і при опромінюванні дозою 1 мЗв лише легенів.

6.1.3 Природні  і антропогенні джерела іонізуючих  випромінювань

 

У всіх природних біотоп завжди спостерігається певний природний  рівень радіації, навіть за відсутності  яких-небудь технічних джерел.

Земна поверхня служить  джерелом багатьох видів випромінювання оскільки вона містить різні природні радіоактивні елементи: уран, торій, радій, актиній і т.д. Крім того, в ґрунті і воді зустрічається два радіоактивні ізотопи ⁴⁰К і ¹⁴С, які активно впроваджуються в живий організм. Внаслідок розпаду природного урану в атмосферу виділяється проміжний продукт розпаду - радіоактивний інертний газ радон ²²²Rn і ²¹⁹Rn.

Вся біосфера піддається також дії випромінювань, що приходять  космосу. До складу космічного випромінювання входять протони (більше 90%), a- частинки (7%), ядра важких елементів (1%). Переважна його частина має галактичне походження, лише невелика частка пов'язана з активністю Сонця. Космічне випромінювання спричиняє різні радіаційно-хімічні процеси у верхніх шарах атмосфери. У міру наближення до поверхні Землі його роль стає зневажливо малій унаслідок зменшення інтенсивності випромінювання.

Антропогенна зміна  радіаційної обстановки в біосфері пов'язана в основному з ядерними випробуваннями, місцями поховання ядерних відходів і об'єктами ядерної енергетики. Внаслідок антропогенних процесів в біосфері посилилися потоки природних і штучних радіонуклідів, збільшився природний фон іонізуючих випромінювань, зросло число зон підвищеної радіаційної дії.

Людина в нормальних умовах піддається опромінюванню від мало інтенсивних природних і техногенних фонових джерел випромінювання, які впливають ззовні і зсередини.

На відкритій місцевості на рівні моря і для середніх широт середньорічна ЕЕД, обумовлена зовнішнім космічним випромінюванням складає близько 0,37мЗв. ЕЕД від зовнішніх бета- і гамма-джерел опромінювання, що містяться в земній корі, досягає 0,3 мЗв. Середньорічна ЕЕД від внутрішніх бета-, гамма- і альфа- джерел опромінювання природного походження, що знаходяться в тілі людини (в основному радіонуклід калій-40, присутній в м'язовій тканині) і надходять в організм з повітрям, водою і їжею, рівна 0,4 мЗв.

Найбільш значним джерелом опромінювання є радон-222, що відноситься до інертних газів і є короткоживучим продуктом розпаду урану-238. Основну частину ЕЕД від радону, рівної 1,3 мЗв, людина отримує, перебуваючи в закритому, непровітрюваному приміщенні. Радон проникає в будівлю з ґрунту або виділяється будівельними матеріалами мінерального походження, що містять незначні кількості урану-238 (граніт, цеглина і т.д.), і внаслідок ізоляції приміщень, що покращалась, накопичується в них.

Таким чином, середня  ефективна еквівалентна доза, яку людина отримує щорічно від природних джерел випромінювання різних видів, складає приблизно 2,4 мЗв. Значення природного радіаційного фону (потужність еквівалентної дози) коливаються залежно від місцевості в межах 0,05 - 0,2мкЗв/ч. У аномальних місцях, де близько до поверхні підходять гранітні масиви або ґрунти, що містять підвищені концентрації природних радіонуклідів, поблизу будинків, фанерованих гранітом, фон досягає 0,4 мкЗв/ч і вищих рівнів.

Радіаційний рівень, відповідний  природному фону 0,1 - 0,2 мкЗв/ч, прийнято вважати нормальним, рівень 0,2 - 0,6 мкЗв/ч вважається допустимим, а рівень понад 0,6 - 1,2 мкЗв/ч з урахуванням коефіцієнта екранування вважається підвищеним.

Перебування в приміщенні призводить до ослаблення рівня зовнішнього опромінювання. Коефіцієнт екранування для кам'яних будинків рівний 10, а для дерев'яних - 2. З іншого боку, будівлі збільшують дози опромінювання за рахунок радіонуклідів, що знаходяться в будівельних матеріалах, з яких вони спорудженні. Наприклад, в цегляних і панельних будинках потужність дози в 2 - 3 рази більше, ніж в дерев'яних. Зовнішній радіаційний фон може бути збільшений внаслідок науково-технічної діяльності людини.