6. Естественная радиоактивность атмосферного воздуха.

Факторы, влияющие на радиоактивность

Существует два основных источника поступления естественных радионуклидов в атмосферу: радионуклиды земной коры и продукты их распада; космогенные радионуклиды.

Радионуклиды земной коры поступают в атмосферу в результате следующих процессов: выветривание земных пород (⁴⁰K, ²³²Th, ²²⁶Ra); разложение органического вещества (¹⁴С, ³H); диффузия из почвы (²²²Rn, ²¹⁰Po, ²¹⁰Pb).

Космогенные радионуклиды образуются в верхних слоях атмосферы, при взаимодействии космических излучений с атомами атмосферы. Поступают в приземный слой атмосферы при «возмущении» верхних слоев атмосферы, при турбулентном движении атмосферы в приземных слоях, при ветре, при осадках.

Естественные радионуклиды атмосферы разделяются на 4 группы:

первая группа – радионуклиды земной коры и продукты их распада (²³⁸U, ²³²Th,²²⁶Ra, изотопы ²²²Rn, ²¹⁰Pb, ²¹⁰Po), а также ⁴⁰K. Радионуклиды поступают с поверхности почвы и в результате процесса эманации (из глубины почвы по трещенам и порам). Незначительная часть радионуклидов поступает с водной поверхности в составе водяных паров или аэрозолей;

вторая группа – космогенные радионуклиды (⁷Be, ¹⁰Be, ¹⁴C, ³H). Максимальная концентрация этих радионуклидов на высоте 15-20 км, при этом 70% образуется в стратосфере и 30% в тропосфере;

третья группа – радионуклиды, входящие в космическую пыль (¹⁰Be, ²⁶Al). Максимальная концентрация этих радионуклидов на высоте испарения микрометеоритов – 80-100 км;

четвертая группа – радионуклиды природных радиоактивных аэрозолей, поступающие в атмосферу с земной и водной поверхности.

Значительный вклад в естественную радиоактивность атмосферы вносят ²²²Rn, ²¹⁰Pb, ⁷Be, ³H, ¹⁴C, ⁴⁰K. Основная масса естественных радионуклидов в атмосфере оседает на частицах от 15 нм до 0,5 мкм, при этом больше всего радионуклидов оседает на частицах размером 0,1 мкм.

²²²Rn образуется при распаде ²²⁶Ra в почвах и горных породах, откуда по трещинам и порам поступает в атмосферу. В атмосферу ²²²Rn может поступать из стройматериалов, содержащих ²²⁶Ra, а также из гидросферы. При распаде ²²²Rn образуются сравнительно короткоживущие радионуклиды, которые в момент их образования представляют собой положительно заряженные ионы, которые легко захватываются аэрозольными частицами атмосферы. Продукты распада ²²²Rn (изотопы полония, свинца и висмута) в воздухе находятся в двух формах:

1) элементарные ионы или отдельные атомы, обладающие большим коэффициентом диффузии, равным 0,5 см³/с;

2) атомы, осевшие на аэрозольных частицах, находящихся в воздухе, которые обладают слабой диффузией – 2·10^{-4 –} 3·10^-6 см³/с.

Факторы, влияющие на радиоактивность атмосферы:

- местонахождение на планете (над поверхностью океана радиоактивность меньше, чем над поверхностью суши, потому что в литосфере содержится значительно больше естественных радионуклидов);

- содержание естественных радионуклидов в материнской породе и почве (максимальная концентрация над глинистыми почвами, развивающимися на гранитах, где высокое содержание ⁴⁰K, ²²⁶Ra и ²³²Th);

- сезон года (летом радиоактивность выше, чем зимой, так как больше приток космического излучения, поэтому больше образуется космогенных радионуклидов, а также летом высокое содержание пыли в воздухе);

- состояние атмосферы (в солнечные дни активность выше, чем в пасмурные, потому что снижается приток космического излучения);

- солнечная активность (вспышки на солнце сопровождаются повышением интенсивности солнечного излучения, поэтому образуется больше космогенных радионуклидов).

Согласно радиационному мониторингу естественная радиоактивность атмосферы характеризуется двумя показателями: во-первых, содержанием естественных радионуклидов в аэрозолях атмосферы и, во-вторых, содержанием естественных радионуклидов в естественных выпадениях атмосферы, в которых определяют концентрацию ⁷Be и ⁴⁰K.