осадках и почвах. Уран распадается до радия (На), который в свою очередь распадается до радона (Rn) (см. вставку 2.6). Изотоп 222Rn существует всего несколько дней перед тем, как распадается, но если поверхностные породы и почвы проницаемы, то у этого газа есть время мигрировать в пещеры, рудники и здания. Здесь радон или продукты его радиоактивного распада может вдыхать человек. Первичные продукты его распада, изотопы полония 2,вРо и 216Ро, не газообразны и прилипают к частичкам в воздухе. Когда их вдыхают, они оседают в бронхах легких, где распадаются в конце концов до стабильных изотопов свинца (РЬ), испуская частицы а-излучения во всех направлениях (см. вставку 2.6), включая выстилающие бронхи клетки. Излучение вызывает мутацию клеток и в конце концов рак легких. Отметим, что в Британии радон, по оценкам, вызывает рак легких в одном случае из 20, гораздо более серьезной причиной является курение.

Газ радон невидим, не имеет запаха и вкуса. Поэтому его трудно обнаружить, и опасность усиливается из-за его содержания в зданиях. Радону принадлежит примерно половина годовой дозы облучения населения Англии, по сравнению с < 1% из радиоактивных осадков, профессионального облучения и выбросов из атомных станций.

В Англии около 100000 домов имеют «уровень действия» выше установленного правительством в 200 беккерель м-3. Чтобы снизить уровень радона в домах, можно предпринять различные сравнительно недорогостоящие шаги, включая улучшенную изоляцию подвалов и/или вентиляцию. Строительство домов в районах с низким содержанием радона остается очевидной долгосрочной стратегией, но столь простые решения не всегда применимы вследствие как географических, так и экономических ограничений. Например, в результате переработки боксита на Ямайке образуются большие количества отходов красной глины. При высыхании этот материал сильно затвердевает и доступен как дешевый строительный материал. К сожалению, красная глина содержит более высокий уровень 2MU, чем большинство местных почв. Таким образом, этот дешевый кирпич радиоактивен из-за распада 23SU и является потенциальным источником радона. Только в результате тщательного рассмотрения степени риска для здоровья по сравнению с экономической выгодой можно решить, следует ли использовать красную глину в качестве строительного материала.

72

ГЛАВА3

НАЗЕМНАЯ СРЕДА

73

3.2. Структура силикатов

Ббльшая часть земной коры состоит из силикатов (т. е. полевых шпатов и кварца), которые кристаллизуются из магмы или образуются в процессе метаморфизма. Силикаты состоят в основном из кремния (Si) и кислорода (О), обычно в сочетании с другими металлами. Основной структурной единицей силикатов является тетраэдр Si02, в котором кремний расположен в середине тетраэдра из четырех ионов кислорода (рис. 3.2). Такое расположение ионов вызвано притяжением — и силой связывания — между положительно и отрицательно заряженными ионами (вставка 3.3) и относительным размером ионов, который определяет, насколько тесно могут приблизиться друг к другу соседние ионы (п. 3.2.1).

Теория, лежащая в основе этого поведения, такова, что элементы с электронной структурой, близкой к инертным (благородным) газам, теряют или приобретают электроны, чтобы приобрести стабильную (инертную) структуру. В уравнении (1) натрий (Na; атомный номер 11) теряет один электрон, достигая структуры неона (Ne; атомный номер 10), тогда как хлор (О; атомный номер 17) приобретает электрон, добиваясь электронной структуры аргона (Аг; атомный номер 18). Соединение NaCI образуется путем переноса одного электрона от натрия к хлору и образования связи из-за электростатического притяжения с помощью отданного/приобретенного электрона. Соединение электронейтрально.

Твердые кристаллические вещества типа NaCI легко растворимы в таких полярных растворителях, как вода (см. вставку 3.1), которые разрушают ионный кристалл до раствора отдельных заряженных ионов:

Рис. 3.2. Структура тетраэдра Si04. а - Упаковка кремния и кислорода Затемненный атом кремния находится „иже центрального атомГкГл?-'

о - 1етраэдр Si04 с преувеличенной длиной связи.

. +: СГ

(2)

Na+:C1(В большинстве уравнений в этой книге электроны около отдельных ионов или атомов не показаны).

Положительно заряженные атомы типа Na* известны как катионы, тогда как отрицательно заряженные ионы типа CI" называют анионами. Так, металлы, атомы которых имеют на один, два или три электрона больше, чем в структуре инертных газов, образуют одновалентные (например, калий К*), двухвалентные (например, кальций Са2*) или трехвалентные (например, алюминий AI3*) катионы. Подобно этому неметаллы, атомы которых имеют на один, два или три электрона меньше, чем в структуре инертных газов, образуют одновалентные (например, бром Вг), двухвалентные (например, сера S2~) или трехвалентные (например, азот N3-) анионы. В общем, приобретение или потеря более трех электронов энергетически невыгодны, и атомы, нуждающиеся в таких изменениях, в основном связываются ковалент-но (см. вставку 2.2).

И