12.2. Естественные источники радиоактивности на Земле

Все виды флоры и фауны Земли, в том числе и млекопитающие, возникли и эво-люционно развивались на протяжении сотен миллионов лет при постоянном воз­действии естественного радиационного фона.

Радиация— поток корпускулярной (α-, β-, у-лучей, поток нейтронов) и/или элек­тромагнитной энергии.

Радиоактивный фон необходим для существования жизни на нашей планете. Де­тальное изучение влияния радиационного фона в дозе 1-10мЗввгод,или 100-1000 мбэр в год, не выявило каких-либо изменений в состоянии здоровья человека, уровня заболеваемости и уменьшения продолжительности жизни. Однако повышенный уровень радиоактивности связан с риском для здоровья людей. Природные источ­ники излучения можно разделить на космическиеиземные.

Космическоеизлучение состоит из галактического и солнечного, колебания кото­рого связаны с солнечными вспышками. Космическое излучение достигает Земли в виде ядерных частиц, обладающих огромной энергией, часть которой расходует­ся на столкновение с ядрами атмосферного азота, кислорода, аргона, в результате чего на высоте 20 км возникает вторичное высокое энергетическое излучение, со­стоящее из мезонов, нейтронов, протонов, электронов. Северный и Южный полю­сы получают больше радиации, чем экваториальные области, из-за наличия у зем­ли магнитного поля, отклоняющего заряженные частицы (из которых в основном и состоят космические лучи).

Люди, живущие на уровне моря, из-за космических лучей получают в среднем эффективную эквивалентную дозу около 300 мкЗв в год, люди, живущие выше 2000 м над уровнем моря, получают дозу облучения в несколько раз больше. Еще более интенсивному, хотя и относительно непродолжительному облучению под­вергаются экипажи и пассажиры самолетов. При подъеме на высоту от 4000 м (мак­симальная высота человеческих поселений — деревни шерпов на склонах Эверес­та) до 12 000 м (максимальная высота полета трансконтинентальных лайнеров) уровень облучения возрастает в 25 раз.

В состав земныхисточников излучений входят 32 радионуклида ураново-радиево-го и ториевого семейств, а также⁴⁰К,⁸⁷Ru и многие другие с большим периодом полураспада. Уровни земной радиации неодинаковы для разных мест земного шара и зависят от концентрации радионуклидов в определенном участке земной коры. Так, 95% населения Франции германии Италии, Японии, США живет в местах, где мощность дозы облучения в среднем составляет от 0,3 до 0,6 мЗв в год. Извес­тны места, где уровни земной радиации намного выше.

Человек подвергается облучению двумя способами. Радиоактивные вещества мо­гут находиться вне организма и облучать его снаружи. В этом случае речь идет о внешнем облучении. Оно связано су-излучением нуклидов, содержащихся в верх­нем слое лочвы, в воде, в нижних слоях атмосферы. Внутреннее облучение вызва­но попаданием внутрь организма радионуклидов с воздухом, водой, пищей. В рай­онах с нормальным фоном радиации доза внутреннего облучения почти вдвое больше дозы внешнего облучения и составляют, соответственно, 1,35 мЗв (135 мбэр) и 0,65 мЗв (65 мбэр), из них 0,3 мЗв (30 мбэр) приходится на космичес­кое облучение.

Основная масса радиоактивных элементов Земли содержится в горных породах, составляющих земную кору. Отсюда радиоактивные элементы переходят в грунт, затем в растения и, наконец, вместе с растениями попадают в организм животных и человека. Большая роль в этом круговороте принадлежит подземным водам. Они вымывают радиоактивные элементы горных пород, переносят их с одних мест на другие — так осуществляется обмен между живой и неживой природой.

Другой процесс, приводящий к распространению радиоактивных веществ в био­сфере, — выветривание горных пород. Мельчайшие частицы, образовавшиеся в ре­зультате разрушения горных пород, под действием воды, льда, непрерывных ко­лебаний температуры и других факторов переносятся ветром на значительные расстояния.

Говоря о роли земной коры в создании естественного радиационного фона, целе­сообразно подробнее остановиться на роли газа радона.Лишь недавно ученые по­няли, что наиболее весомым из всех естественных источников радиации является невидимый, не имеющий вкуса и запаха тяжелый газ (в 7,5 раз тяжелее воздуха)радон. В природе радон встречается как член радиоактивного ряда, образуемого продуктами распада урана-238 и тория-232 (соответственно, радон-222 и радон-220). Радон высвобождается из земной коры повсеместно.

Радон вместе со своими дочерними продуктами радиоактивного распада ответстве­нен примерно за 3/4 годовой индивидуальной эффективной эквивалентной дозы облучения, получаемой населением от земных источников радиации, и примерно за половину этой дозы от всех источников радиации. Большую часть этой дозы человек получает от радионуклидов, попадающих в его организм вместе с вдыхае­мым воздухом, особенно в непроветриваемых помещениях.

Радон концентрируется в воздухе внутри помещений лишь тогда, когда они в дос­таточной мере изолированы от внешней среды. Поступая внутрь помещения тем или иным способом (просачиваясь через фундамент и пол из грунта или, реже, высвобождаясь из материалов, использованных в конструкции дома), радон скап­ливается в нем. Герметизация помещений с целью утепления только усугубляет дело, поскольку это затрудняет выход газа из помещения.

Самые распространенные строительные материалы — дерево, кирпич и бетон — выделяют относительно немного радона. Гораздо большей удельной радиоактив­ностью обладают гранит, пемза, используемые в качестве строительных материа­лов.

Еще один, как правило, менее важный источник поступления радона в жилье пред­ставляют собой вода и природный газ. Однако основная опасность, как это ни уди­вительно, исходит вовсе не от питья воды, даже при высоком содержании в ней радона. Люди потребляют большую часть воды в составе пищи и в виде горячих напитков (чай, кофе). При кипячении же воды или приготовлении горячих блюд значительная часть радона улетучивается. Гораздо большую опасность представ­ляет попадание паров воды с высоким содержанием радона в легкие вместе с вды­хаемым воздухом, что чаще всего происходит в ванной. При обследовании домов в Финляндии оказалось, что в среднем концентрация радона в ванной комнате в 3 раза выше, чем на кухне, и приблизительно в 40 раз выше, чем в жилых комнатах. Исследования, проведенные в Канаде, показали, что все 7 минут, в течение кото­рых был включен теплый душ, концентрация радона и его дочерних продуктов в ванной комнате быстро возрастала, и прошло более полутора часов с момента отключения душа, прежде чем содержание радона вновь упало до исходного уровня. В процесс жизнедеятельности растения усваивают, а некоторые и накапливают в себе радиоактивные вещества, содержащиеся в почве, воде и в воздухе. Из всех радиоактивных веществ лучше всего усваивается растениями калий. Радиоактив­ность растений увеличивается от применения калийных удобрений, которые при­водят одновременно к повышению урожайности и улучшению качества различ­ных сельскохозяйственных культур (повышение сахаристости сахарной свеклы, крахмалистое™ зерен озимой пшеницы и т. д.).

В радиоактивности растений и животных — причина радиоактивности пищевых продуктов. Вместе с пищей радиоактивные вещества попадают в организм челове­ка (табл. 12.3).

Таблица 12.3. Количество калия, употребляемого человеком с пищей

Продукт	Ежемесячное потребление, кг	Содержание калия в 1 кг продукта	Ежемесячное потребление калия,г
Молочные продукты	2,6	13,4	35
Мясо	5,2	2,7	14
Мука и зерно	5,8	1,1	6
Овощи	7,3	2,2	17
Картофель	4,0	4,4	18
Цитрусовые	1,4	2,2	3
Всего калия	-	-	93

Вместе с пищей, водой, воздухом определенное количество радиоактивных эле­ментов попадает в организм человека. Если бы все они оставались в организме, то радиоактивность человека была бы очень велика. Однако это не так — значитель­ная их часть выделяется из организма вместе с мочой, калом, потом и др., то есть общая радиоактивность человека зависит от интенсивности обменных процессов.