Первая страница
Наша команда
Контакты
О нас

    Главная страница


Радиоуглеродный метод и его применение в современной науке




Скачать 372.95 Kb.
страница2/2
Дата15.05.2017
Размер372.95 Kb.
1   2

Радиоуглеродный метод и его применение в современной науке

Радиоуглеродный метод оказывает существенное влияние на развитие разных областей науки - от ядерной физики до криминалистики, но в первую очередь геологии и археологии. В марте 1949 г. была опубликована статья, в которой обосновывался принцип работы данного метода . Его авторы - учёные из Университета Чикаго (США) Уиллард Ф. Либби, Эрнст С. Андерсон и Джеймс Р. Арнольд - показали, что могут определить возраст геологических или исторических событий, которые имели место не только сотни и первые тысячи лет назад, но и вплоть до 40-50 тыс. лет назад. При этом предложенный метод обладал достаточно высокой точностью и был совершенно независим от других технологий, применявшихся в то время в науках о Земле и в археологии. Можно без преувеличения сказать, что радиоуглеродный метод произвёл подлинную революцию в представлениях о времени в научном знании. Признанием важности этого открытия явилось присуждение У.Ф. Либби в 1960 г. Нобелевской премии по химии. Сразу после первых работ У.Ф. Либби и его коллег Американская антропологическая ассоциация и Геологическое общество США создали специальную комиссию для оценки первых результатов радиоуглеродного датирования, которая в 1951 г. пришла к выводу о надёжности полученных данных и их соответствии существующей научной парадигме. Научное сообщество с энтузиазмом восприняло новый исследовательский подход и стало активно использовать его при изучении прошлого Земли и человечества; на многие годы метод стал ведущим в определении возраста тех или иных объектов. С середины 1950-х годов радиоуглеродный метод распространился по всему миру.


Основы радиоуглеродного метода


В природной среде Земли химический элемент углерод состоит из трёх изотопов: двух стабильных – 12С и 13С и одного радиоактивного14С, или радиоуглерода. Изотоп 14С постоянно образуется в стратосфере Земли в результате бомбардировки атомов азота нейтронами, входящими в состав космических лучей (рис. 1, уровень «образование»).



В течение нескольких лет «новорождённый» 14С наряду со стабильными изотопами 12С и 13С попадает в кругооборот углерода Земли в атмосфере, биосфере и гидросфере (см. рис. 1, уровень «распределение»). Пока организм находится в состоянии обмена веществ с окружающей его средой (например, дерево получает углерод в виде углекислого газа из атмосферы в результате фотосинтеза), содержание 14С в нём остаётся постоянным и находится в равновесии с концентрацией данного изотопа в атмосфере. Когда организм отмирает, обмен углеродом с внешней средой прекращается; содержание радиоактивного изотопа начинает уменьшаться, так как уже нет притока «свежего» 14С извне (см. рис. 1, уровень «распад»). Радиоактивный распад любого элемента происходит с постоянной скоростью, которая весьма точно определена. Так, для изотопа 14С период полураспада составляет около 5730 лет. Следовательно, зная изначальное количество 14С в организме по отношению к стабильным изотопам 12С и 13С в состоянии равновесия (когда организм жив) и содержание 14С в ископаемых остатках, можно установить, сколько времени прошло с момента смерти углеродсодержащей субстанции. Такова суть модели, созданной У.Ф. Либби с соавторами. Несмотря на то, что в своём развитии радиоуглеродный метод прошёл через ряд значительных обновлений, по выражению К. Ренфрю – «революций», его основы, заложенные в 1949 г., остаются неизменным по сей день. Иными словами, находя в природе и на поселениях древнего человека остатки растений и животных, а также некоторые другие вещества, содержащие углерод, можно с помощью радиоуглеродного метода определить, сколько времени прошло с момента прекращения жизни организма, то есть установить возраст данных объектов. А это, в свою очередь, значит, что можно ответить на извечный вопрос геологов и археологов: как давно существовал данный организм или древнее поселение? Радиоуглеродный метод позволяет установить возраст углеродсодержащих веществ вплоть до 47 000 14С лет, что соответствует астрономическому возрасту около 50 000 лет. Известно, что химический элемент углерод входит в состав практически всей живой материи, а также во многие вещества из разряда неживых (то есть созданных без участия живых организмов). Таким образом, радиоуглеродный метод поистине универсален. С его помощью определяется возраст целого ряда объектов, которые можно условно разделить на следующие группы: «геологические» – карбонатные осадки океанов и пресноводных водоёмов, ледяные керны, метеориты; «биологические» – древесина и древесный уголь, семена, плоды и веточки растений, торф, почвенный гумус, пыльцевые зёрна, остатки насекомых и рыб, кости, рога, бивни, зубы, волосы, кожа и шкура позвоночных животных и человека, копролиты; «антропогенные» – жжёные кости, керамика, кричный металл, пригоревшие остатки пищи, следы крови на древних орудиях, ткани, папирус, пергамент и бумага. В некоторых случаях, например, для изучения колебаний содержания 14С в зависимости от солнечной активности, измеряется его активность в таких «экзотических» объектах, как вина, виски и коньяки.

Применение радиоуглеродного  метода


Археология и четвертичная геология были и остаются главными областями использования радиоуглеродного метода. В археологии применение независимого способа определения возраста стало поистине революционным и в значительной степени изменило существовавшие археологические концепции. Проводить серьёзные археологические работы без применения радиоуглеродного датирования в настоящее время невозможно.

Из наиболее интересных и важных примеров можно назвать датирование Туринской плащаницы, рукописей Мёртвого моря, наскальных рисунков в пещерах Франции и Испании, древнейших в мире стоянок с керамикой и земледелием.

В датировании древних памятников не обошлось без разоблачения подделок. Ещё на заре радиоуглеродного метода один из первых образцов, предположительно из Древнего Египта, оказался современной копией.

Радиоуглеродный метод стал важнейшим инструментом в изучении процесса вымирания крупных млекопитающих (так называемой мегафауны) в конце новейшего геологического периода – плейстоцена (от 2.6 млн. до 10 тыс. лет назад).

Широко используется радиоуглеродный метод в геофизике, океанологии, биологии, медицине и многих других науках. Измерения содержания 14С в морской воде прочно вошли в практику океанологических исследований (это позволяет выявить закономерности циркуляции вод Мирового океана) и в изучение грунтовых вод суши и минеральных источников. Динамично развивающимся направлением можно назвать исследование содержания 14С в таких объектах, как метеориты и ледники. Радиоуглеродный метод помогает в изучении астрофизических явлений – колебаний солнечной активности, взрывов сверхновых звёзд и др.

Заключение


Самые большие экологические бедствия в последнее время ассоциируется в сознании людей с атомной энергетикой, с авариями на атомных реакторах. Люди вообще боятся крупных аварий больше, чем «мелких» опасностей. Однако, последствия от этих «мелких» опасностей в целом для человечества сравнимы с последствиями крупных аварий.

Действительно такие хорошо известные источники опасности как курение и употребление спиртных напитков, езда на автомобиле, горнолыжный спорт, грабители и наркотики мало кого пугают. Незнакомая опасность обычно вызывает у людей страх и резко отрицательные эмоции.

По статистике на атомную энергетику, например, в США приходится только около 100 случаев преждевременной гибели людей в год.

Число случаев с летальным исходом за год в США от некоторых источников опасности.

Стр8

Засекреченность, и особенно, полусекретность информации о работе предприятий, работающих с радиоактивными веществами, только усиливает страх. Поэтому в зарубежных странах и у нас в стране открыто большое количество информационных центров, где каждый желающий может получить информацию по интересующему его вопросу в области атомной энергетики.



В ходе проделанной работы мы:


  • изучили литературу по данному вопросу

  • побывали на кафедре Химии твёрдого тела Нижегородского государственного университета им. Лобачевского и узнали у компетентных специалистов их видение вопроса об использовании АЭС

  • познакомились с принципом работы АЭС и с тем, как обеспечивается безопасность населения

  • посетили информационный центр по атомной энергии и провели исследование как открытость информации изменяет взгляд людей на проблему

  • узнали, что существует интернет-проект по информированности населения о радиационной обстановке в непосредственной близости от АЭС, где в режиме реального времени можно отследить как изменяется радиационный фон

  • узнали принципы утилизации радиоактивных отходов

  • узнали о радиационно опасных объектах Нижегородской области

  • провели с помощью дозиметра замеры уровня радиации в школе и прилегающей территории

Практическая часть.
Проблема радиации – одна из волнующих человечество. У многих, если не у большинства, при слове «радиация» сердце тревожно сжимается.

Среди экологических проблем немногие приковывают к себе столь постоянное внимание общественности и вызывают так много споров, как вопрос о действии радиации на человека и окружающую среду. Вопросы, связанные с поведением радиоактивности в биосфере волнуют мировую общественность в связи с работой предприятий атомной энергетики и перспективами развития атомно-энергетического комплекса.

Именно поэтому мы тоже решили провести свой социологический опрос среди учащихся 8-11классов нашей школы. В опросе приняли участие 150 учащихся.

Вопросы:


  1. Какое чувство вызывает у вас слово «радиация»

а) страх б) опасность в) тревога г) безразличие

  1. Знаете ли вы, что такое «радиация»?

а) да б) ничего не знаю в) имею смутное представление

  1. Знаете ли вы о том, что в Нижегородской области будет строиться АЭС

а) да знаю б) первый раз слышу

  1. Как вы относитесь к строительству АЭС

а) спокойно б) категорически против

Результаты опроса выглядят следующим образом:

Литература


  1. Тёльдеши Б.,Кенда М. Радиация – угроза и надежда.М.: «Мир»,1979.

  2. Бурлакова Е.Б. Уменьшается ли риск возникновения лейкемии с уменьшением доз облучения для низкоинтенсивной радиации. М.: Институт хим. физики РАН. Рукопись. 1995. 6 с.

  3. Корогодин В.И. Концепция радиационного риска. Рукопись, представленная в Верховный Совет СССР. 27 июля 1990. 40 с.

  4. Ларин И. Невсесильная радиация // Энергия. 1994. N12. С.5-9.

  5. Москалёв Ю.И., Стрельцова В.Н. Отдалённые последствия радиациацинного поражения: Неопухолевые формы. М.: ВИНИТИ, 1978. 214 с. (Итоги науки и техники, Радиационная биология; Т.6).

  6. Пшеничников Б.В. Малые дозы радиактивного облучения и лучевой склероз. Киев: Соборна Украина, 1996. 40 с.

  7. Реймерс Н.Ф., Яблоков А.В. Словарь терминов и понятий, связанных с охраной живой природы. М.: Наука, 1982. 145 с.

  8. Рябцев И. Естественная радиоактивность // Ядерная энциклопедия / Под ред. А.А.Ярошинской, М., 1996. С.22-28.

  9. Свинцев. Ю.В. Фоновое облучение человеческого организма. М.: Атомиздат, 1960. 96 с.

  10. Шевченко В.А. Концепция пропорционального риска: (Рабочие материалы Комитета по экологии Верховного Совета СССР). Рукопись. 1990. 7 с.

  11. Ярмоненко С.П. Радиобиология человека и животных. М.: Высш.шк., 1988. 424 с.

  12. Anderson I. Epidemiology reveals the cost of mining uranium // New Sci. 1991. June 22. P.43.

  13. Bertell R. No immediate danger: Prognosis for a radioactive earth. L.: Women press, 1985. 435 p.

  14. Goldman M. Cancer risk of low-level exposire // Science. 1996. Vol.271, Mar.29. P.1821-1823

  15. Kovalev E.E., Smirnova O.A. Estimation of radiation risk based on the concept of indidual variabilitity of radisensitivity. AFRRI Contact Report 96-1. Bethesda, 1996. V+202 p.

  16. Mercury intensifies genetic damage caused by radiation // C and EN. 1994. Oct. 24. P. 23

  17. Morgan K.Z., Tipton J.H., Cook M.J. A summary of data that was used in the revison of the internal dose recommendations of the International Commission on Radiological Protection. 1958. (Цит. по: Сивинцев, 1961. С.85).




  1. http://bibliotekar.ru/100otkr/31.htm




  1. http://www.bibliotekar.ru/spravochnik-153-stroitelnaya-tehnika/9.htm




  1. http://antropogenez.ru/article/373/




  1. http://www.examen.ru/add/School-Subjects/Natural-Sciences/Chemistry/8508/8531

Тезаурис
Радиоактивный распад - весь процесс самопроизвольного распада нестабильного нуклида.



Радионуклид - нестабильный нуклид, способный к самопроизвольному распаду.

Период полураспада изотопа - время, за которое распадается в среднем половина всех радионуклидов данного типа в любом радиоактивном источнике.

Радиационная активность образца - число распадов в секунду в данном радиоактивном образце; единица измерения - беккерель (Бк).

Поглощенная доза единица измерения в системе СИ - грэй (Гр) - энергия ионизирующего излучения, поглощенная облучаемым телом (тканями организма), в пересчете на единицу массы.

Эквивалентная доза единица измерения в системе СИ - зиверт (Зв)

- поглощенная доза, умноженная на коэффициент, отражающий способность данного вида излучения повреждать ткани организма.



Эффективная эквивалентная доза единица измерения в системе СИ - зиверт (Зв) - эквивалентная доза, умноженная на коэффициент, учитывающий разную чувствительность различных тканей к облучению.

Коллективная эффективная эквивалентная доза единица измерения в системе СИ - человеко-зиверт (чел-Зв) - эффективная эквивалентная доза, полученная группой людей от какого-либо источника радиации.

Грибы являются накопителями радиоактивных элементов, в частности цезия 6137.


Все виды исследованных грибов можно разделить на четыре группы:
- слабо накапливающие — опенок осенний;
- средне накапливающие — белый гриб, лисичка, подберезовик;
- сильно накапливающие — груздь черный, сыроежка, зеленуха;
-  аккумуляторы радионуклидов — масленок, польский гриб.


Дозы облучения


Количество энергии излучения, поглощенное единицей массы облучаемого организма, называется поглощенной дозой и измеряется в системе СИ в Грэях (Гр).
1 Гр = 1 Джоуль / кг.

Эта величина не учитывает эффективности воздействия определенного вида излучения на организм, поэтому на практике используется эквивалентная доза, равная поглощенной дозе, умноженной на коэффициент качества излучения. Например, для гамма-излучения коэффициент качества порядка единицы, а для альфа-излучения он в 20 раз больше, т.е. альфа-излучение в 20 раз опаснее гамма-излучения.


В системе СИ эквивалентная доза измеряется в Зивертах (Зв, Sv)

1 Зв = 1 Гр x K

K - коэффициент качества излучения.
Для характеристики уровня гамма-излучения применяется также понятие экспозиционной дозы, оцениваемой по эффекту ионизации сухого атмосферного воздуха.
Единицей измерения экспозиционной дозы является Рентген.

1 Р = 0,01 Зв.

Доза - характеристика интегрального воздействия излучения.

Для оценки скорости накопления дозы используется понятие мощности дозы, т.е. количества энергии, поглощенной в единицу времени.


Приведем некоторые полезные сведения:
Мощность эквивалентной дозы естественного фона - 0,15 мкЗв/час или 15 мкР / час.

В зависимости от местных условий может меняться в 2 раза. Не трудно убедиться, что годовая доза от естественного фона составит 1 - 2 мЗв или 100 - 200 мР.


Установленное нормами предельное значение годовой дозы - 5 мЗв или 0,5 Р.

Предельные значения установлены для тех местностей или условий, где результаты деятельности человека приводят к увеличению интенсивности радиационного излучения. Как видно, имеется 2 - 4-х кратный запас относительно естественного фона.



С другой стороны, по данным Научного комитета по действию атомной радиации - Международной организации, созданной под эгидой ООН в 1955 г., вклад в годовую эквивалентную дозу от искусственных источников радиации составляет примерно 20%. Из них:


  • Рентгеновские установки, использующиеся для диагностических целей в медицине 20%

  • Ядерные взрывы в атмосфере 1%

  • Атомная энергетика < 0,1%

Выводы:

  • Радиация является одним из самых опасных для человека физических процессов, неконтролируемое воздействие которого может привести к фатальным последствиям.

  • Особенно опасным для подвальных и цокольных помещений, а также для нижних этажей домов и сооружений, является радиоактивный газ радон. Поднимаясь по разломам земной коры, он попадает в подвалы и полуподвалы, и по вентиляционным шахтам и лестничным клеткам с потоками воздуха устремляется на верхние этажи.

Каталог: uploads -> doc
doc -> «Целый мир от красоты…»
doc -> Писатели о себе (автобиографические книги)
doc -> Абай, Пушкин и Байрон в нашей жизни
doc -> Ы. Алтынсариннің 175 жылдығына к 165-летию И. Алтынсарина Ибрай Алтынсарин
doc -> Путь Мухтара Ауэзова к Абаю
doc -> Праздники Новой Зеландии Панорама Окленда — города парусов
doc -> Справка по результатам Недели русского языка и литературы, посвященной творчеству Александра Сергеевича Пушкина
doc -> Устный журнал ко Дню Первого Президента рк для учащихся 6 класса
doc -> Кураторский час Сабақтың тақырыбы / Тема занятия/ Theme: «Моя страна. Мой президент» Куратор : Нуганова Гульжанар Асхатовна у-11
doc -> Сведения о кандидатах в депутаты земских и поселкового собраний Прохоровского района третьего созыва, зарегистрированных по мажоритарным избирательным округам
1   2

  • Основы радиоуглеродного метода
  • Применение радиоуглеродного метода
  • Дозы облучения