Радиоактивные аэрозоли в окружающей среде

Основную часть облучения (~ 70 %) население Земного шара получает от естественных источников радиации. Естественными источниками радиации принято считать такие радиоактивные вещества, которые образовались (и продолжают образовываться) без участия человека. Естественными источниками радиации являются космические лучи и радионуклиды, содержащиеся в земной коре.

Космическое излучение, взаимодействуя с ядрами азота, кислорода и водорода, присутствующими в атмосферном воздухе, образуют так называемые космогенные радионуклиды, которые и создают внутреннее облучение человека, поступая в организм с воздухом, водой и пищей. Среди большого числа космогенных радионуклидов лишь четыре нуклида (³Н, ⁷Ве, ¹⁴С и ²²Na) вносят некоторый вклад в суммарную дозу внутреннего облучения.

К радионуклидам земного происхождения относятся долгоживущие радиоактивные элементы, присутствующие в различных объектах внешней среды с момента образования Земли, а также их дочерние продукты распада Наибольшей удельной активностью обладают ²³⁸U и ²³²Th в равновесии со своими дочерними продуктами, ⁴⁰К; заметны также ⁸⁷Rb, ¹³⁸La и еще более десяти долгоживущих радионуклидов.

Содержание радионуклидов земного происхождения в почве определяется как составом исходных горных пород, слагающих земную кору, так и характером процессов почвообразования (выщелачивание почв грунтовыми водами, сорбция радионуклидов почвами и т.д.). Диапазон содержания радионуклидов для почв разного состава составляет примерно 100 - 800 Бк/кг для ⁴⁰К, 10 - 60 для ²³⁸U, 7 - 60 для ²³²Th, 3 – 50 Бк/кг для ²²⁶Ra.

Большинство радиоактивных элементов, встречающихся в природе, можно расположить в виде трех последовательных цепочек, они называются радиоактивными семействами. Эти три семейства радиоактивных изотопов в основном и обуславливают радиоактивность, с которой связано облучение человека в естественных условиях его существования. Схематически радиоактивное семейство урана-радия можно изобразить следующей цепочкой:

Семейство урана-радия имеет 19 нуклидов и начинается с изотопа (содержание которого в природной смеси изотопов урана составляет 99,28 %), заканчивается стабильным изотопом свинца.

Второе семейство – актиноурана – начинается с другого изотопа урана (именно этот изотоп используется в управляемых реакциях деления в АЭС). Среди элементов этого ряда есть актиний  наличие радионуклида актиния и дало название этому ряду.

Третье семейство  семейство тория  начинается с радиоактивного изотопа тория , также имеет в своем составе изотоп радия ( ), превращающийся в радиоактивный газ радон (²²⁰Rn). Этот изотоп радона ²²⁰Rn, учитывая его происхождение, называют тороном.

Все три радиоактивных семейства имеют одну особенность  наличие в цепочке распада радиоактивного газа радона, который в отличие от своих предшественников (уран, торий, радий), способен выйти из почвы наружу в атмосферный воздух. Сам радон в воздухе находится в атомарном состоянии, его атомы не присоединяются к ядрам конденсации, например, пылинкам или тяжелым ионам, поэтому сами непосредственно аэрозоли не образуют. Получившиеся из радона атомы Po, Bi, Pb притягиваются и прилипают к пылинкам, которые всегда присутствуют в воздухе. Таким образом, инертный газ за сравнительно короткое время превращается в тонкодисперсный аэрозоль, который прекрасно адсорбируется и в верхних дыхательных путях, и в альвеолярном отделе легких человека. Радиационная опасность вдыхаемой смеси радона и продуктов его распада более чем на 95 % обусловлена аэрозолями дочерних продуктов.

В наиболее значительной концентрации в воздухе находится радон ²²²Rn с продуктами его распада, в меньшей степени торон (²²⁰Rn) со своими продуктами распада. Актинон же (²¹⁹Rn) присутствует в воздухе в ничтожных количествах.