Современная экологическая обстановка в отдельных странах и регионах оставляет желать лучшего. Миссия нашего сайте — обеспечить русскоязычных жителей планеты Земля актуальной информацией о защите окружающей среды, экологической безопасности и экологии в целом.

Полезные ресурсы и публикации:
-

Л.И. Баюров
Курс лекций по сельскохозяйственной радиологии

Учебное пособие. – Краснодар: КубГАУ, 2009. – 112 с.

Предыдущая

Лекция 4. Источники ионизирующего излучения

1. Радиационный фон и его компоненты

В природе существует естественное облучение всех живых элементов, которое обусловлено постоянным действием радиационного фона. При этом различают естественный и техногенно измененный радиационный фон.

Первый из них обусловлен действием следующих источников радиации:

1) космическими лучами;

2) естественной радиоактивностью воздуха, почвы и воды;

3) естественной радиоактивностью пищи;

4) радиоактивностью самих живых организмов.

Существует три категории космических излучений:

1) постоянно действующее излучение Галактики;

2) солнечное излучение;

3) излучение двух радиационных поясов Земли.

Эти категории излучений составляют так называемое первичное космическое излучение. Оно, попадая в атмосферу Земли, создает, в свою очередь, вторичное излучение, которое представляет собой потоки протонов, позитронов, электронов и фотонов различной энергии.

Космическому внешнему облучению подвергается вся поверхность Земли. Однако облучение это неравномерно. Интенсивность космического излучения зависит от солнечной активности, географического положения объекта и возрастает с высотой над уровнем моря. Наиболее интенсивно оно на Северном и Южном полюсах, менее интенсивно в экваториальных областях. Причина этого - магнитное поле Земли, отклоняющее заряженные частицы космического излучения.

Величина дозы радиоактивного облучения, получаемая человеком, зависит от географического местоположения, образа жизни и характера труда. Например, на высоте 8 км над уровнем моря мощность эффективной дозы составляет 2 мкЗв/час, что приводит к дополнительному облучению при авиаперелётах.

В результате ядерных реакций, идущих в атмосфере и даже частично и в литосфере под влиянием космических лучей, образуются космогенные радионуклиды:

0n1 +7 N14 arrow.gif (70 bytes) 1H3 + 6C12    или    0n1 + 7N14 arrow.gif (70 bytes) 1p1 + 6C14

В создание дозы наибольший вклад вносят радионуклиды H3, Be7, C14 и Na22, которые поступают вместе с водой и пищей в организм человека.

Суммарный вклад космогенных радионуклидов в индивидуальную дозу составляет около 15 мкЗв/год. Большой вклад в изучение природы радиациионных поясов Земли внесли американский ученый Джеймс Ван Аллен и советский физик Сергей Николаевич Вернов. У Земли выделяют внутренний и внешний радиационные пояса. Внутренний радиационный пояс Земли имеет максимальную плотность частиц (преимущественно протонов) над экватором на высоте 3- 4 тыс. км, а внешний (электронный) радиационный пояс – на высоте около 40-50 тыс. км. Внутренний радиационный пояс – стабильное образование: его размеры и потоки частиц меняются очень мало. В отличие от внутреннего, внешний пояс очень нестабилен, формы его и положение максимума интенсивности сильно зависят от уровня солнечной активности. Нижняя граница внутреннего пояса имеет значительные провалы в местах сильных магнитных аномалий.

Установлено также, что радиационные пояса не имеют четко выраженных границ, поэтому многие считают, что правильнее говорить о едином радиационном поле Земли, а деление их на внешний и внутренний достаточно условно.

Кроме перечисленных выше источников радиационного фона на Земле в почве, воздухе и воде присутствуют долго живущие радиоизотопы урана, радия и тория, а также продукты их распада. Естественные радионуклиды делятся на четыре группы:

1) долгоживущие (уран-238, уран-235, торий-232);

2) короткоживущие (радий, радон);

3) долгоживущие одиночные, не образующие семейств (калий-40);

4) радионуклиды, возникающие в результате взаимодействия космических частиц с атомными ядрами вещества Земли (углерод-14).

В настоящее время на Земле сохранилось 23 долгоживущих радиоактивных элемента с периодами полураспада от 107 лет и больше. При этом наибольшую часть естественного радиационного фона создает на Земле изотоп К40, а также  газообразные продукты, связанные с распадом урана и тория.

Количество указанных изотопов варьирует в различных регионах Земли и разных породах. Тяжелые радиоизотопы встречаются, главным образом, в горных породах (гранит), а K40 чаще содержится в глинистых почвах.

В воде также присутствуют изотопы урана, тория и актиния, которые попадают в нее при растворении различных минералов. Изотопы бария, стронция, радия и кальция поступают в воду при смывании горных пород. При этом наименьшая концентрация радионуклидов отмечается в реках и озерах, а наибольшая – в морях и океанах.

Растения, произрастающие в определенной местности, способны усваивать и накапливать в себе имеющиеся в почве радионуклиды. Содержание последних в вегетативных частях растений часто превышает их концентрацию в почве или воде. Особенно активно при этом растениями усваиваются изотопы урана, радия, тория, калия, стронция, цезия и кальция, а из воздуха – C14 в составе углекислого газа.

Если человек находится в помещении, доза внешнего облучения изменяется за счет двух противоположно действующих факторов:

1) экранирование (задержка) внешнего излучения зданием;

2) облучение за счет естественных радионуклидов, входящих в состав материалов, из которых построено здание.

В зависимости от концентрации изотопов К40, Ra226 и Th232 в различных строительных материалах мощность дозы в домах изменяется от 4.10-8 до 12.10-8 Гр/ч. В среднем в кирпичных, каменных и бетонных зданиях мощность дозы в 2-3 раза выше, чем в деревянных.

В организме человека постоянно присутствуют радионуклиды земного происхождения, поступающие через органы дыхания и пищеварения. Наибольший вклад в формирование дозы внутреннего облучения вносят К40, Rb87, и нуклиды рядов распада U238 и Th232.

Средняя доза внутреннего облучения за счет радионуклидов земного происхождения составляет 1,35 мЗв/год. Наибольший вклад (около 3/4 годовой дозы) дают не имеющий вкуса и запаха тяжелый газ радон и продукты его распада. Основным источником этого радиоактивного инертного газа является земная кора. Проникая через трещины и щели в фундаменте, полу и стенах, радон задерживается в помещениях. Другими источниками радона в помещении являются сами строительные материалы (бетон, кирпич и т.д.), содержащие естественные радионуклиды, которые являются источником радона.

Основную часть дозы облучения от радона человек получает, находясь в закрытом или в плохо проветриваемом помещении. Поэтому регулярное проветривание или принудительное вентилирование, особенно подвальных и полуподвальных помещений, может снизить концентрацию радона в несколько раз. Поступив в организм при вдохе, он вызывает облучение слизистых тканей легких. При длительном поступлении радона и его продуктов в организм человека многократно возрастает риск возникновения рака легких.

Естественно, что уровни земной радиации неодинаковы для разных мест земного шара и зависят от концентрации радионуклидов в том или ином участке земной коры. И хотя в отдельных из них мощность поглощенной дозы в 1000 раз превышает среднюю по поверхности Земли, обследование населения не выявило сдвигов в структуре заболеваемости и смертности.
     В местах проживания основной массы населения они примерно одного порядка. Так, согласно исследованиям, проведенным во Франции, ФРГ, Италии, Японии и США, примерно 95% населения этих стран живет в местах, где мощность дозы облучения в среднем составляет 0,3 до 0,6 миллизиверта (мЗв) в год. Но некоторые группы населения получают значительно большие дозы облучения: около 3% получает в среднем 1 мЗв в год, а около 1,5% - более 1,4 мЗв в год. Есть, однако, такие места, где уровни естественного земного радиационного фона намного выше. На нашей планете известны 5 географических районов, где естественный радиационный фон существенно увеличен - это Бразилия, Франция Индия, остров Ниуэ в Тихом океане и Египет.

В Иране, например, в районе городка Рамсер, где бьют ключи, богатые радием, были зарегистрированы уровни радиации до 400 мЗв в год. Известны и другие места на земном шаре с высоким уровнем радиации, например во Франции, Нигерии и на Мадагаскаре.

Кроме того, даже для конкретной местности не существует «нормального» фона как постоянной характеристики, его нельзя получить как результат небольшого числа измерений.

Таким образом, эффективная доза от внутреннего облучения за счет естественных источников (1,35 мЗв/год) в среднем примерно в два раза превышает дозу внешнего облучения от них (0,65 мЗв/год). Следовательно, суммарная доза внешнего и внутреннего облучения от естественных источников радиации в среднем равна 2 мЗв/год. Для отдельных контингентов населения она может быть выше. Причем максимальное превышение над средним уровнем может достигать одного порядка.

С растительной пищей радиоизотопы могут попадать в организм животного и человека, что приводит к их постоянному внутреннему облучению. При анализе продуктов питания установлено, что в концентрированных кормах и хлебопродуктах чаще присутствует Ra226, а овощах и плодах, кроме этого, К40, Sr90 и Cs137.

Исходя из данных о том, что снижение естественного радиационного фона замедляет деление клеток, процессы эмбрионального развития, рост и развитие молодого организма, следует заключить, что окружающий нас фон, тот его уровень, к которому адаптирован наш организм в результате миллионов лет эволюции, необходим и, следовательно, полезен для нормального существования и здоровья человека.

Малые дозы активируют иммунную систему у разных видов животных и ключевые мембранно-связанные ферменты, в частности аденилатциклазу, активируют репарационные системы и, что немаловажно, повышают устойчивость клеток и организма к последующим более высоким дозам облучения.

Таким образом, естественный радиационный фон необходим для нормальной жизнедеятельности, т. е. для поддержания здоровья человека, то, а его небольшое повышение, той или иной длительности, не превышающее определенного предела, может быть и полезным для здоровья.

Предыдущая