Радиоактивность атмосферы

обусловлена присутствием в атмосфере радиоактивных газов и аэрозолей, попадающих в неё в результате процессов, происходящих в природе, и деятельности человека. Соответственно различают естественную и искусственную Р. А. Естественные радиоактивные газы являются изотопами радона. 222Rn — радон, 220Rn — торон, 219Rn — актинон, и образуются вследствие радиоактивного распада 238U, 232Th и 235U (см. Радиоактивные ряды). Они поступают в атмосферу с почвенным воздухом при обмене его с атмосферным (т. Н. Эксхаляция) или путём диффузии. При радиоактивном распаде изотопов Rn образуются аэрозольные продукты их распада (см. Радиоактивные аэрозоли), т.к. Возникающие при этом химические элементы относятся к металлам и не летучи при обычных условиях (Po, Bi и др.).

При этом 232Rn (период полураспада T1/2 = 3,8 сут) распространяется в пределах тропосферы, а его долгоживущие продукты распада 210Pb (RaD), 210Bi (RaE), 210Po (RaF) обнаружены в стратосфере. Содержание 222Rn в воздухе над океанами на 2 порядка ниже, чем над материками, а концентрация над земной поверхностью уменьшается примерно вдвое на каждый км высоты. Торон и актинон вследствие малого значения T1/2 (54 сек и 3,9 сек) присутствуют только у земной поверхности. Продукт распада торона 212Pb (ThB) с T1/2 =10,6 ч обнаруживается в нижней тропосфере. В воздухе над океанами 220Rn, 210Rn и их продукты распада практически отсутствуют. Основная масса естественных радиоактивных изотопов 7Be, 10Be, 35S, 32P, 33P, 22Na, 14C, 3H), возникающих при взаимодействии космического излучения с ядрами атомов химических элементов, входящих в состав воздуха, образуется в стратосфере, где и отмечаются наибольшие их концентрации.

Искусственные радиоактивные аэрозоли образуются при ядерных взрывах. Через несколько десятков сек после взрыва они содержат Радиоактивность атмосферы 100 различных радиоактивных изотопов. Наиболее токсичными из них считаются 90Sr, 137Cs, 14C, 131I. Высота заброса в атмосферу радиоактивных аэрозолей зависит от мощности и высоты ядерного взрыва, а характер их распространения — от размеров частиц и от высоты заброса их в атмосферу. Наиболее крупные частицы (сотни мкм и выше) быстро выпадают из атмосферы, распространяясь всего на сотни км от места взрыва (локальные выпадения). Однако в случае взрывов мощных ядерных бомб (эквивалентных десяткам мегатонн тринитротолуола) они попадают в стратосферу и, прежде чем выпадут на поверхность Земли, могут пройти в атмосфере тысячи км.

Мелкие аэрозоли (размером не более нескольких мкм), попавшие при взрыве в верхнюю тропосферу, обычно распространяются вдоль зонального пояса широт с запада на восток, а заброшенные в стратосферу выпадают на поверхность Земли в пределах всего полушария, а в некоторых случаях — в обоих полушариях, поэтому выпадения этих аэрозолей называются глобальными. Основной механизм очищения атмосферы от радиоактивных аэрозолей — выпадение осадков (см. Радиоактивность осадков). Среднее время τ пребывания радиоактивного аэрозоля в нижней тропосфере (до момента его выпадения на земную поверхность) порядка нескольких сут, а в верхней тропосфере 20—40 сут. Радиоактивные аэрозоли, попавшие в нижние слои стратосферы, имеют τ порядка года и выше.

Величина τ растет с увеличением высоты заброса в стратосферу. Обычно бо́льшая часть радиоактивных продуктов деления остаётся в пределах того полушария, где проведён взрыв ядерной бомбы. Концентрация продуктов деления в тропосфере растет с высотой. Особенно большой рост отмечается при переходе через тропопазу. В стратосфере максимум концентрации продуктов деления по измерениям до осени 1961 отмечался на высоте 19—23 км (примерно на той же высоте, что и слой максимальной концентрации нерадиоактивного аэрозоля). Радиоактивное загрязнение атмосферы от предприятий атомной промышленности имеет чаще всего локальный характер. Однако 85Kr распределён по всей тропосфере. Изучение распространения в атмосфере естественных радиоактивных аэрозолей, а также продуктов ядерных взрывов позволило получить некоторые характеристики физики атмосферы.

Скорость вымывания аэрозолей из атмосферы, оценку коэффициента макротурбулентной диффузии и скорости обмена между атмосферами полушарий, а также между стратосферой и тропосферой и т.д. Лит. Метеорология и атомная энергия, пер. С англ., под ред. Н. Л. Бызовой и К. П. Махонько, Л., 1971. Кароль И. Л., Радиоактивные изотопы и глобальный перенос в атмосфере, Л., 1972. Израэль Ю. А., Мирные ядерные взрывы и окружающая среда, Л., 1974. С. Г. Малахов..