2.1.3. Радиоактивные элементы земных пород и пищи

Главным источником поступления во внешнюю среду естественных радиоактивных веществ являются горные породы, в состав которых входят радиоактивные элементы, возникшие в период формирования и развития планеты. В результате деструктивных процессов метеорологического, гидрологического, геохимического и вулканического характера радиоактивные вещества подвергаются широкому рассеиванию. Количество радиоактивных элементов, содержащихся в горных породах, зависит от вида породы и места ее нахождения.

Основные изотопы и их характеристики отражены в табл. 4.

Таблица 4

Характеристики основных изотопов

Радионуклид		Земные породы, почва	Воздух	Вода	Организм человека
Название	Т1/2
Уран-238	4.49109 лет	+			+
Уран-235	7,13108 лет	+
Радий-236	1602 года	+			+
Радон-222	3,82 дня		+	+	+
Полоний-218	3,05 мин		+		+
Свинец-214	26,8 мин		+		+
Висмут-214	19,7 мин		+		+
Свинец-210	21 год	+	+	+	+
Висмут-210	5,01 дня		+		+
Полоний-210	138,4 дня	+
Торий-232	1,411010 лет	+			+
Радий-228	5,8 лет	+			+
Актиний-228	6,13 ч	+			+
Тарон-220	55 с		+		+
Свинец-213	10,6 ч	+	+		+
Таллий-208	3,1 мин	+	+		+
Калий-40	1,26109 лет	+		+	+
Углерод-14	5730 лет	+	+	+	+
Тритий-3	12,3 лет		+	+	+
Рубидий-87	6,151010 лет			+
Натрий-22	2,62 лет		+	+	+
Берилий-7	53,6 дня		+	+	+

Как правило, в почве отсутствует равновесие между предшественником и дочерним нуклидом вследствие их неодинаковых химических свойств. Повсеместно отмечается избыточное (по отношению к ²²⁶Ra) количество ²¹⁰РЬ в верхнем горизонте почв (0–510² м). Считается, что основная причина накопления ²¹⁰РЬ в верхних слоях почвы – атмосферные выпадения.

Главное место среди изотопов по величине создаваемой активности занимает изотоп калия – ⁴⁰К, который усваивается вместе с нерадиоактивными изотопами калия, необходимыми для жизнедеятельности организма. Количество калия в растительных организмах по сравнению с его содержанием в земной коре (на одну и ту же единицу массы) меньше в 3–10 раз. Еще меньше его в организме животных (в 10–15 раз по сравнению с содержанием калия в породах). Радиоактивность тела человека обусловлена присутствием в организме всех тех радиоизотопов, которые встречаются в биосфере.

Среди изотопов, которые обязательно входят в состав живых структур, следует назвать изотопы калия, углерода и водорода. Радиоактивный торий, радий, свинец могут быть обнаружены в организме человека с помощью тонкослойной хроматографии, но мощность дозы последних будет очень незначительной. Радиоактивный калий вносит значительный вклад в облучение человека при поступлении через желудочно-кишечный тракт.

Суммарное содержание калия в организме взрослого человека (масса 70 кг) составляет 0,19% (130 г). Особенно богаты калием ткани и органы, обладающие высокой функциональной активностью. К числу их относится скелетная мускулатура, нервная ткань, сердце, печень, селезенка и др. Ввиду того, что ⁴⁰К встречается в природе в смеси со стабильными изотопами, удельная радиоактивность органов и тканей человека по ⁴⁰К определяется содержанием в них стабильных изотопов.

Содержание калия, а, следовательно, и ⁴⁰К в организме человека зависит от пола, возраста, массы тела, характера мышечной деятельности и т. д. У мужчин калия в мышцах обычно больше, чем у женщин; большие концентрации калия обнаруживаются у лиц, выполняющих физическую работу. Дистрофические изменения в мягких тканях при старении организма сопровождаются снижением уровня калия.

На степень радиоактивности отдельных органов и тканей тела человека влияет скорость обменных процессов, функциональное состояние организма и содержание радиоизотопов в рационе. При постоянном однозначном поступлении с рационом радиоактивных веществ устанавливается равновесие между поступлением и выведением их из организма, при увеличении содержания изотопов в рационе равновесная концентрация возрастает. Рассмотрим, например, экологическую цепочку лишайник – северный олень – человек. Уровни накопления ²¹⁰РЬ и ²¹⁰Ро в организме северного оленя существенно зависят от сезона. Максимум наблюдается весной (кормовая база – лишайник) и минимум – летом (кормовая база – однолетние травы). Дозы внутреннего облучения человека, питающегося мясом северного оленя, от этих радионуклидов могут в 35 раз превышать средний уровень.