Антропогенный радиационный фон

Антропогенные вмешательства в состав естественного радиационного фона:

• искусственная (глобальная) концентрация и перераспределение естественных радионуклидов;

• загрязнение среды экологически новейшими радиоактивными метаболитами ядерно-энергетического происхождения;

• производство и использование искусственных радионуклидов и других источников ионизирующих излучений в науке, медици­не, промышленности.

Искусственная (глобальная) концентрация фоновых радионуклидов, при добыче и сжигании топлив, переработке руд, произ­водстве и использовании строительных материалов резко меняет фоновое геопопуляционное распределение радиоактивности сре­ды. Наиболее массивны загрязнения такого типа калием (⁴⁰К), ураном (²³⁸U), торием (²³²Th) от тепловых электростанций: сжи­гание многозольного угля сопровождается последующим выбро­сом сконцентрированных радионуклидов в атмосферу.

Официальное содержание радионуклидов (НКДАР) в угле при­нято равным 50, 20 и 10 Бк/кг соответственно для калия (⁴⁰К), урана (²³⁸U), тория (²³²Th). В реальных топливах концентрация из­лучателей достигает 320 — 520 Бк/кг (по урану). На планете еже­годно сжигается 3700 Мт угля, что вносит около 0,02 % в есте­ственные лучевые нагрузки на население планеты в целом при преимущественном облучении жителей городов средних и север­ных широт. Сжигание жидких (углеводородных) топлив в двига­телях внутреннего сгорания значительно дополняет аэрозольный состав воздуха городов ¹⁴С, ⁴⁰К.

Помимо глобальных видоизмененных радиационных воздей­ствий определенный вклад в дополнительные экосистемные лу­чевые нагрузки вносят металлургические предприятия, располо­женные практически во всех крупных индустриальных городах стра­ны.

В состав шлаков, аэрозолей здесь, как и при сжигании топлив, входят в основном α-излучатели, которые, частично сконцентри­рованные в мелкодисперсных частицах, участвуют в формирова­нии лучевых нагрузок на население вместе с радоном, выбрасы­ваемым в атмосферу с последующим «стеканием» в приземные слои атмосферы и формированием лучевых нагрузок на системы дыхания населения прилегающих районов.

К собственно антропогенным экологически новейшим излуча­телям от начальных почвенных каналов экосистемной миграции, клеточных мембран до популяционного распределения доз, ме­няющим энергетические спектры и распределение радиационно­го фактора, относятся радионуклиды ядерно-энергетического про­исхождения. Основными источниками равномерного (фонового) включения искусственной радиоактивности в состав среды, за­вершившими переход фактора лабораторной случайности в разряд современных экосистемных воздействий, явились испытания ядерного оружия, послужившие причиной относительно равно­мерного рассеивания радионуклидов (радиоактивных осадков) в Северном полушарии планеты. В период с 1945 по 1991 г. общее число ядерных взрывов на нашей планете составило 2059, в том числе 508 в атмосфере. Наибольшее количество таких взры­вов, соответственно 1085 и 205, произведено в США. На втором месте Россия (СССР) — 715 и 215. Франция осуществила 182 взрыва (45 в атмосфере). Великобритания и Китай — соответственно 42 и 35 (21 и 22 в атмосфере).

После принятия моратория на проведение испытаний ядерно­го оружия отдельные взрывы были осуществлены в Индии и Па­кистане — странах, не присоединившихся к мораторию.

Второе место занимают ядерные реакторы энергетического (АЭС) назначения, вырабатывающие до 30% электроэнергии мира, и исследовательские реакторы, относительно равномерно рассредоточенные в странах Северной Америки, Азии, Европы. В настоящее время в мире функционируют более 500 ядерно-энергетических блоков АЭС, из которых 163 — в странах Западной Европы, 121 — в США и 45 — в России.

Общее число исследовательских и производственных неэнер­гетических реакторов в России близится к 30 (девять из них рас­положены в Москве); число реакторов АПЛ и надводных кораб­лей (по зарубежным материалам) равно 32 (60 % мирового коли­чества). Примерно то же число реакторов исследовательского и технического ряда — в США и странах Европы.

Расчеты (Д. Гофман, 1994) показывают, что суммарная актив­ность среды от АЭС, равномерно распределенная на Евразийском и Американских континентах, при нормальном 10-летнем режи­ме работ действующих ядерных энергетических установок будет равна относительно локальному загрязнению среды от Чернобыль­ской АЭС. Газо-аэрозольные выбросы дополняются жидкими и твердыми отходами энергетических циклов АЭС, требующими последующего захоронения. Суммарное накопленное количество таких отходов в России достигает 200 тыс. м³. Захоронение таких излучателей без риска последующего включения в состав и мета­болизм экосистем представляет серьезную, не решенную оконча­тельно проблему.

Экосистемные радиационные воздействия на население допол­няются искусственными лучевыми нагрузками, не связанными с радиоактивным загрязнением среды. Ведущий вклад в суммарную дозу таких лучевых нагрузок на современного жителя вносит об­лучение в медицинских диагностических и лечебных целях. Часто­та таких радиационных воздействий составляет 200—500 проце­дур на 1000 чел. в год (в США, Германии — до 600). Дозы облуче­ния «среднего жителя» России достигают 0,17 — 0,13 мрад (радио­логические исследования с использованием «меченых» изотопов формируют аналогичные дозы, но на значительно меньшее число ясителей). Мощными излучателями являются экраны телевизоров, дисплеи компьютеров. Внешним многоспектральным радиацион­ным воздействием, вносящим значительный вклад в суммарную дозу на современных жителей, является космическое излучение, резко меняющее свой состав при подъеме на высоту во время рей­совых пассажирских перелетов. В целом вся совокупность радиаци­онных воздействий удваивает величину среднего естественного радиационного фона (табл. 1.11).

Таким образом, радиационная нагрузка на природную среду нашей планеты, и в том числе на человеческий организм, может быть обусловлена рядом как естественных природных факторов, так и антропогенных изменений среды обитания в результате де­ятельности человеческой популяции.

В заключение приведем характеристики естественных и антро­погенных (ядерно-энергетических) радионуклидов (табл. 1.1).

Таблица 1.12 Характеристики основных естественных и антропогенных (ядерно-энергетических) радионуклидов

Радионуклид	Период полураспада	Всасыва­емость, %	Место наибольшего накопления в организме	Время двукратного снижения активности в организме	Средняя энергия излучателей, МэВ			Среднегодовая фоновая нагрузка, сЗв (мбэр)
					α	β	γ
Калий (40К)	1,3×109лет	100	Все тело, голов­ной мозг, эритро­циты	58 сут	—	0,5	0,16	< 20 в год во всем теле
Углерод (14С)	5730	100	Жировая, костная ткань	Не накап­ливается	—	4,9 • 10-2	-	1,02 во всем теле, 4,2 в жировой ткани
Радон (222Rn) 220Rn	3,8 сут 54,5 сут	Не вса­сывают­ся	Не накапливают­ся. Облучают верхние дыхатель­ные пути, легкие по типу внешнего излучателя	То же	5,5	1 • 10-5	1 • 10-4	0,002, (≤ 50 на легкие)
Радий (226Ra)	1620 лет	0,5-1	До 80 % в скелете	17 лет	4,7	3,6 ×10-3	6,7×10-3	≤14
Торий (232Th)	1,4-1010 лет	1	Костные ткани, печень	22 года	4,07	1,5 ×10-2	1,3 ×10-3	0,007-0,7
Полоний(209Ро) (дочер­ний продукт радона)	103 года	43	Костная ткань, красный костный мозг, легкие	50 сут	5,75×102	5,8	1,55	0,001 (до 0,002 на легкие)
Стронций (90Sr), иттрий (90Y)	29,1 года	5	Все тело, скелет	5700 сут		0,2-0,9 (1,1 в кост­ной ткани)		Фоновое содер­жание в среде 0,045 Ки/км2
Йод (131J)	8,06 сут	100	Щитовидная железа	7 сут	—	0,2	0,4
Йод (I29J)	1,57-107 лет					6,4×10-2	2,5 • 10-2
Цезий (137Cs)	30 лет	76	Все тело, почки, печень	138 сут		0,2	0,6	Фоновое содер­жание в среде 0,08 Ки/км2
Цезий (l34Cs)	2,06 года					0,2	1,6
Плутоний (238(239)Pu)	8,9 • 106 сут	0,35	Легкие (аэрозольное попадание), почки, печень	3,2-104 сут	5,5	1 • 10-2	8 • 10-4	Фоновое содер­жание в среде 0,005 Ки/км2
					(0,5-270 в костной ткани)

Таблица 1.1 Искусственные лучевые нагрузки на население

Источник	Число облучаемых в России	Доза, мкГр (мрад)
Рентгенография	50 % населения	5,8-70	14,9-2,7	35,3-131,0
		(0,5-7,0)	(0,5-2,3)	(3,5-13,1)
Телевизионные	90-95%	36-54 .	15-7	0,9-2,6
экраны и дисплеи	населения	(3,8-5,4)	(1,5-0,7)	(9-26)*
компьюте­ров (3—5 ч/сут)
Космическое	От 5 до 20 % при	27-46	27-46	27-46
излучение при	длительности	(2,7-4,6)	(2,7-4,6)	(2,7-4,6)
пассажирских полетах	полета от 1 до 8 ч
Светящиеся	1 % населения	—	12-33	—
циферблаты			(1,2-3,3)
Всего		≤17 мбэр	≤11,6 бэр	≤20 мбэр
* На щитовидную	железу.