5.1 Естественный радиационный фон

Радиоактивный фон - это естественный радиационный фон, ионизирующие излучения, источниками которых являются космические лучи и естественно распределённые в природе радионуклиды. Космические лучи представляют собой поток частиц высоких энергий, приходящих на Землю из мирового пространства. Естественные радионуклиды принадлежат к сильно рассеянным элементам и повсеместно присутствуют в окружающей среде, а также в животных и растительных организмах. На диаграмме (рисунок 7) показано соотношение активностей основных первичных радиационных источников литосферы.

К числу важнейших радиационных источников, рассеянных в элементах биосферы относят радионуклиды, период полураспада которых достаточно велик – они сохранились со времени образования планеты – это калий-40 (К⁴⁰), уран-238 (U²³⁸) и торий 232 (Th²³²), а также продукты распада тория и урана, в первую очередь радон и радий.

Фоновому облучению подвергаются все живые организмы Земли, в том числе человек (средние значения годовых доз облучения человека представлены в таблице 4). В зависимости от высоты над уровнем моря и содержания радионуклидов в окружающей среде радиационный фон колеблется в значительных пределах.

В отдельных районах с высоким содержанием природных радионуклидов он может достигать 1000 мрад/год и больше. Жизнь на Земле возникла и развивалась в условиях воздействия ионизирующих излучений. Биологическое значение фоновой радиации, однако, окончательно ещё не выяснено. Считают, что часть наследственных изменений – мутаций у животных и растений связана с естественным фоновым излучением.

Таблица 4 - Средние значения годовых доз облучения человека от природных источников

Источники ионизирующего действия	Суммарная эквивалентная доза		% от общей годовой дозы
	мЗв	мбэр
Земные Космические	18,43 3,0	1843 300	86 14

Ядерные взрывы и поступление радиоактивных отходов с предприятий атомной промышленности, атомных электростанций и др. привели к некоторому повышению радиационного фона Земли. Дозы облучения от глобальных радиоактивных выпадений составляли единицы – десятки мрад/год. В основном они определялись поступлением в организм людей искусственных радионуклидов ⁹⁰Sr и ¹³⁷Cs. В районах локальных выпадений дозы внешнего и внутреннего облучения выше. В формировании их основное значение имели короткоживущие изотопы продуктов ядерного деления (¹³¹J, ⁸⁹Sr, ¹⁴⁰Ba). Повышение радиационного фона Земли может привести к накоплению в популяциях организмов, в том числе и людей, вредных мутаций.

В некоторых районах земного шара содержание природных радионуклидов в подстилающих породах и, соответственно, в почвах, водах и других объектах природной среды повышено по сравнению с "нормальными" районами или средними уровнями радиоактивности этих объектов в 20-100 и даже 1000 раз. В результате этого ЕРФ в этих районах оказывается резко повышен. Такие районы обнаружены на Памире и Тибете, побережье Бразилии и Франции, в Индии, Иране, Нигерии, на Мадагаскаре, Шри Ланке, Египте и т.д. Например, в Индии (штат Керала) 70000 человек живут вдоль прибрежной полосы (55 км) в местах выхода на поверхность монацитовых песков, содержащих до 8,0-10,5% по массе тория-232 и продуктов его распада. Средняя ежегодная доза облучения жителей этих мест составляет 3,8 мЗв (380 мбэр). Около 2,5 тыс. человек получают дозы свыше 5 мЗв, 6% - свыше 10 мЗв и около 0,7% - свыше 20 мЗв (0,5; 1,0; 2,0 бэра соответственно).

В Бразилии неподалеку от г.Посус-ди-Калдас на одной небольшой необитаемой возвышенности зарегистрирован уровень радиации порядка 250 мЗв или 25 бэр в год. Чуть меньшие уровни были обнаружены на морском курорте, расположенном в 600 км от этой возвышенности. В курортном городке Гуарапари (Бразилия) на отдельных участках пляжа отмечены уровни радиации порядка 175 мЗв/год, хотя на улицах города этот показатель оказался намного ниже - 8-15 мЗв, что однако тоже значительно превышает радиационный фон "нормальных" районов и сравним с уровнями профессионального облучения. В Иране в районе г. Рамсер, где бьют ключи, богатые радием, зарегистрирована мощность дозы до 400 мЗв/год (40 бэр/год).

В бывшем СССР (Боржоми, Хмельнике, Мироновке) в местах выхода на поверхность радиоактивных (радоно-радиевых) вод ЕРФ оказывается существенно выше. Мощность поглощенной дозы достигает 10-30 мГр/год (1000-3000 мрад/год), местами – до 40-80 мГр/год (4-8 рад/год), т.е. превышает средний в десятки и более раз. В этих районах обитает и произрастает богатая и разнообразная фауна и флора, издавна проживают люди. Многолетние тщательные исследования не выявили у местного населения отклонений в состоянии здоровья, сокращения продолжительности жизни, повышенной онкогенной и иной заболеваемости по сравнению с соседними районами, где более низкий ЕРФ. То же можно сказать и о высокогорных регионах, где население подвергается существенно большему облучению вследствие высокой интенсивности космического излучения, а также из-за более высокого содержания терригенных нуклидов в изверженных горных породах (гранит, базальт).

В районах Крайнего Севера нашей страны, США, Канады и в Скандинавских странах имеет место повышенное поступление в организм человека свинца-210 и полония-210 по пищевой цепочке "лишайники – олень - человек". Лишайники, имеющие высокую сорбционную способность и большую продолжительность жизни (почти 300 лет), концентрируют эти радионуклиды из воздуха, поскольку не имеют корневой системы. При этом содержание свинца-210 в 1 кг сухого вещества лишайника достигает 215-340 (5,8-9,2), а полония-210 - 215-370 Бк (5,8-7,3 нКи). Олень поедает до 4 кг лишайников в сутки, в результате чего в его мясе накапливается до 14 Бк/кг (360 пКи/кг) свинца-210 и до 1,4 Бк/кг (38 пКи/кг) полония-210. В организм местного населения, питающегося мясом оленей, в среднем поступает 3,7 Бк/сут (100 пКи/сут) полония-210, что в 10 раз превышает уровень поступления этого радионуклида в "нормальных" районах. Повышенное поступление РВ сопровождается усиленным накоплением их в органах и тканях. В костях коренных жителей Крайнего Севера концентрация полония-210 в среднем составляет 710 пКи/кг (21 Бк/кг), что обуславливает годовую поглощенную дозу 1 мГр (100 мрад), которая примерно в 23 раза выше, чем у жителей "нормальных" районов земного шара. Повышенное содержание полония-210, а следовательно, и более высокие лучевые нагрузки отмечены и для других органов: гонад, легких, красного костного мозга.