Концентрация радона (Бк/м3) в воздухе в различных точках земного шара

Города и регионы	Цинциннати (США)	Франция	Нью-Йорк	Впашингтон	Япония	Маршалло-вы о-ва
концентра-ция радона	9,6	9,3	4,8	2,9	2,1	0,02

Опасность радона резко возрастает в помещениях, где его концентрация может в 5000 раз превышать наружную (выявлено в Швеции, Великобритании, в США). Источником поступления тут являются, в основном почва под зданиями и строительные материалы (см.табл.5).

Таблица 5

Средняя удельная радиоактивность строительных материалов (Бк/кг)

Кирпич	Дерево	Гипс	Песок и гравий	Цемент	Гранит	Глино-зем	Фосфо гипс	Силикат-ный шлак
126	1,1	29	<34	<45	170	496	1367	2140

Некоторые из этих материалов являются отходами других производств и их применение в индустрии строительных материалов ранее приветствовалось защитниками окружающей среды. Так, кальций-силикатный шлак и фосфогипс являются отходами переработки фосфорных руд. Только в Японии в 1974 г. израсходовано в строительстве 3 млн.тонн этих материалов, а выделяемая коллективная эффективная доза только с применением фосфогипса составит 300000 чел.·Зв.

Другими источниками радона является вода и природный газ, но их вклад в поступлении радона в помещения незначителен (менее 10%).

Радон в воде малоопасен (люди, в основном, потребляют кипяченую воду). Опасность резко возрастает при попадании паров воды с высоким содержанием радона в легкие. В Финляндии выявлено, что содержание радона в ванных в 40 раз выше, чем в жилых комнатах. Подсчитано, что средняя годовая эффективная эквивалентная доза, обусловленная радоном, равна 1,02Зв, в то же время доза на легкие составляет 7Зв. Считается, что радон является основной причиной столь частых онкологических заболеваний легких. При уменьшении скорости вентиляции в помещении в 2 раза, концентрация радона там возрастет в 3 раза. В Швеции проводились работы по экономии энергии за счет герметизации помещений – на каждый сэкономленный гигаватт энергии было получено дополнительная коллективная эффективная эквивалентная доза в 5600 чел.·Зв (Д_{кол.эфф.} от всех работающих на угле электростанций мира в 1979 году составила 2000 чел.·Зв.

Таким образом, появились концентраторы радионуклидов (строительные материалы, природный газ, душевые, электростанции на угле, фосфатные удобрения, кормовые добавки), что привело к существенному возрастанию Д_{кол.эфф.}, создаваемой естественными радионуклидами, среди которых ведущее место принадлежит рабону, распад которого сопровождается излучением с К_к= 20. Д _{кол.эфф.} под воздействием радона составляет половину естественного радиоактивного облучения. Основным средством борьбы с радоном: вентиляция помещений, отказ от использования в строительстве фосфогипса, калий-силикатного шлака, красной глины. Немаловажное значение приобретает правильное питание населения.

Антропогенные источники радиации

Использование энергии атома в медицине, науке, военной технике и бытовых приборах увеличивает дозы радиационного облучения как для отдельных людей, так и для населения Земли в целом, но пока (см.табл.3) эти увеличения невелики и не превышают 20% от значений облучения естественными источниками. Однако, отдельные группы населения и регионы получают иногда дозы облучения, в десятки и тысячи раз превышающие дозы от естественных источников.

Основной вклад в антропогенное радиационное облучение населения вносят медицинские источники. Можно сказать, что человек, регулярно обследующийся в рентгеновских кабинетах, получает дозу в 200 раз превышающую облучение от атомных электростанций.

Облучение в медицинских целях (в основном – внешнее) складывается из диагностических рентгеновских обследований грудной клетки, зубов и молочной железы. Д_{кол.эфф.}, получаемая населением экономически развитых стран, значительно выше, чем Д_{кол.эфф} в развивающихся странах и составляет 1000 чел.·Зв на 1 млн.населения (оценка ООН). Наиболее большие дозы наблюдаются при рентгенографии желудочно-кишечного тракта и поясничного отдела позвоночника.

УЧЕНИЕ О БИОСФЕРЕ

Для того чтобы иметь возможность прогнозировать последствия воздействия хозяйственной деятельности человечества на природную среду, следует знать характер взаимодействия животного и растительного мира с неживой природой и изучить “опыт” природных сообществ, которые в течение миллиардов лет своего существования умели избавляться от отходов жизнедеятельности, не загрязняя среду обитания благодаря замкнутому кругообороту вещества.

1. Характеристика и состав биосферы.

Экология является наукой, изучающей организацию и функционирование надорганизменных систем различных уровней: популяций, видов, биоценозов (сообществ), экосистем, биогеоценозов и биосферы. Часто экологию определяют и как науку, которая рассматривает проблемы взаимоотношения человека и биосферы. Иными словами все, что нас окружает и подвергается нашему воздействию, имеет отношение к экологической науке.

При всех огромных размерах земного шара реальная жизнь существует только на его поверхности, в той части Земли, которую называют биосферой. В этом тонком слое земной поверхности взаимодействуют воздух, вода, земля, животный и растительный мир. Все живое на Земле зависит от сохранения целостности биосферы. Что же угрожает биосфере, можно ли защитить ее от разрушений? Чтобы понять это, необходимо, прежде всего, рассмотреть составляющие биосферы, ее живые и неживые компоненты, их сложнейшие взаимодействия, которые поддерживают и уравновешивают биосферу как единое целое.

Характер взаимодействия живой и неживой природы начал всерьез изучаться в конце ХIХ века, когда австрийский геолог Э.Зюсс впервые ввел термин “биосфера”, а русский естествоиспытатель В.И. Вернадский в начале нашего века создал биогеохимию - науку, изучающую роль живого вещества (биоты) в геологических процессах планеты. Современная наука рассматривает биосферу как сложную общепланетарную саморегулирующуюся систему живого вещества (биоты) и неживой материи (экотопа), термодинамически открытую, аккумулирующую и перераспределяющую огромные ресурсы энергии. Под биосферой подразумевают литосферу (слой земной коры глубиной до 3 километров), гидросферу (водную среду, представленную, в основном, мировым океаном), атмосферу (ее нижний слой - тропосферу) и совокупность всех живых организмов (биоту). Все составляющие биосферы играют важную роль в жизненных процессах на Земле, но главным компонентом биосферы все же является живое вещество.

Составляющие биосферы находятся в постоянном взаимодействии и взаимопроникновении. Сущность взаимодействия живых сообществ - обмен веществом, при котором отходы одних популяций используются в пищу другими популяциями. Кроме того, живые организмы являются открытыми системами, постоянно обменивающимися веществом и энергией с окружающей неживой средой. Совокупность взаимодействующих популяций, существующих на ограниченной территории, вместе с используемым неживым веществом образует биогеоценоз (рис.1). В основе биоценоза лежит обмен веществом и энергией между популяциями (на рис.1 обозначен стрелками). Биосфера очень экономно расходует вещество и энергию. Из образующегося в биогеоценозах вещества лишь небольшая часть (доли процента) ежегодно выходят из круговорота в илы и осадки, попадая в медленные геологические циклы.

Атмосфера

Гидросфера Почва,

грунт

ЭКОТОП

БИОГЕОЦЕНОЗ

БИОЦЕНОЗ

Раститель- Животные

ность (фито- (зооценоз)

ценоз)

Микроор-

ганизмы (мик-

робоценоз)

Рис.1. Основные составляющие биосферы

Земная кора – это преобразованные в ходе геологического времени прежние биосферы. Целый ряд минералов земной коры (известняки, мел, фосфориты, нефть, уголь и др.) возникли из тканей погибших организмов. Парадоксальный факт, что сравнительно небольшие живые организмы смогли вызвать явления геологического масштаба, объясняется их высочайший способностью к размножению. Напр., холерный вибрион при благоприятных условиях может создать массу вещества, равную массе земной коры всего за 1,75 суток! Можно предположить, что в биосферах прежних эпох колоссальные массы живого вещества перемещались по планете, образуя в результате гибели запасы нефти, угля и т.п.

Биосфера существует, используя многократно одни и те же атомы. При этом на долю 10 элементов, расположенных в первой половине периодической системы (кислород-29,5%, натрий, магний-12,7%, алюминий, кремний-15,2%, сера, калий, кальций, железо-34,6%) приходится 99% всей массы нашей планеты (масса Земли – 5976*10²¹кг), а 1% на долю остальных элементов. Однако значение этих элементов очень велико - они играют существенную роль в живом веществе.

В.И. Вернадский разделил все элементы биосферы на 6 групп, каждая из которых выполняет определенные функции в жизни биосферы. Первая группа – инертные газы (гелий, криптон, неон, аргон, ксенон). Вторая группа – благородные металлы (рутений, палладий, платина, осмий, иридий, золото). В земной коре элементы этих групп химически малоактивны, их масса незначительна (4,4*10^-4% от массы земной коры), а участие в образовании живого вещества слабо изучено. Третья группа – лантаноиды (14 химических элементов – металлов) составляют 0,02% от массы земной коры и их роль в биосфере не изучена. Четвертая группа – радиоактивные элементы являются основным источником образования внутреннего тепла Земли и оказывают влияние на рост живых организмов (0,0015% массы земной коры). Некоторые элементы пятой группы – рассеянные элементы (0,027% земной коры) – играют существенную роль в жизни организмов (например, йод и бром). Самую большую шестую группу составляют циклические элементы, которые, пройдя ряд превращений в геохимических процессах, возвращаются к исходным химическим состояниям. К этой группе относятся 13 легких элементов (водород, углерод, азот, кислород, натрий, магний, алюминий, кремний, фосфор, сера, хлор, калий, кальций) и один тяжелый элемент (железо).

Биота в основном состоит из циклических элементов. Особенно велика роль таких элементов, как углерод, азот и водород, процентное содержание которых в биоте выше, чем в земной коре (углерода в 60 раз, азота и водорода в 10 раз). На рисунке приведена схема замкнутого углеродного цикла. Только благодаря круговороту основных элементов в таких циклах (прежде всего углерода) возможно существование жизни на Земле.