5.1.1 Естественные источники ионизирующего излучения
При изучении содержания естественных радионуклидов отмечено, что их активность может различаться в сотни раз, при этом содержание естественных радионуклидов снижается в почвах с грубой структурой, а отношение U238/Th232/K40 для почвы при природном распределении соответствует 1: 0,45: 26. Вероятно, с этим связана и различная радио чувствительность живых организмов, и, в первую очередь, растений, чей генотип был сформирован в определенных экологических условиях. Суммарная эквивалентная доза от природных источников приведена на рисунке 8.
Как видно из рисунка, более половины естественной эквивалентной дозы дают уран-238 и радий-226. второе место занимает торий-232 и его продукты его распада, среди других элементов значительную роль играет радиоактивный калий.
Нужно отметить и антропогенное изменение концентраций естественных радионуклидов. Поступление урана и тория в растительный покров связывается главным образом с функционированием предприятий по добыче и переработке некоторых видов минерального сырья и ископаемого топлива и применением фосфорных удобрений.
Считается, что применение минеральных удобрений с повышенным содержанием тяжелых естественных радионуклидов сопровождается их введением во внешнюю среду, что может привести к увеличению природного радиационного фона. Если для U238 и Th232 основная часть их потоков в биосфере контролируема, то многочисленные продукты распада этих радионуклидов зачастую не учитываются. В то же время известен тот факт, что в случае выщелачивания из пород и продуктов их разрушения в раствор переходят преимущественно дочерние изотопы урана и тория. При этом различие в формах нахождения изотопов одного и того же элемента может привести к .нарушению изотопного равновесия в пользу дочерних изотопов при миграции урана и тория в звене “почва - растение”.
Рисунок
8 - Суммарная эквивалентная доза от
природных источников
В связи с этим возникает необходимость учета комплекса изотопов тяжелых радионуклидов и продуктов их распада Подтверждением вышесказанному служит вариабельность содержания радона - 222 в почве и грунтовых водах, при этом отмечается, что наряду с местными изменениями активности, средняя величина в геологическом регионе постоянна и зависит от концентрации предшественников. В некоторых случаях, возможно накопление активного газообразного продукта в концентрациях, достигающих предельно допустимых уровней и превышающих их при антропогенном загрязнении окружающей среды урана, эта опасность возрастает, особенно при выделении радона в пресноводные экосистемы и накоплении радиоактивного продукта в трофических цепях.
5.2 Антропогенные источники ионизирующего излучения
Значимость радионуклида техногенного происхождения для окружающей среды зависит, в первую очередь, от периода полураспада, его качества и активности. По скорости распада радионуклиды можно разбить на три группы: с коротким периодом полураспада - от долей секунды, до нескольких лет; со средним периодом полураспада - до нескольких десятков лет, и, наконец, долгоживущие - тысяча и более лет. Качество определяется типом распада и энергетической характеристикой продуктов распада, при этом необходимо учитывать как конечные, так и промежуточные продукты. Активность нуклида определяется количеством распадов в единицу времени, снижаясь с течением времени.
Во время аварии или ядерного взрыва наибольшую опасность представляют короткоживущие нуклиды с высокой скоростью распада и высокой активностью, затем возрастает роль элементов с большим периодом полураспада, и, наконец, долгоживущих радионуклидов. Антропогенные радионуклиды поступают во внешнюю среду не только во время ядерных взрывов и аварий, но и благодаря добыче и переработке полезных ископаемых, сжиганию угля и использованию удобрений.
При учете действия радионуклидов техногенного происхождения, недостаточно учитывают различие в частотных характеристиках продуктов распада, что приводит к различному способу радиационного воздействия на живой организм. В связи с этим недостаточен учет только лишь изменения дозовой нагрузки в результате воздействия техногенных нуклидов, но необходим учет различия в физических характеристиках воздействующих частиц. При этом если активность естественных радионуклидов величина практически постоянная во времени для данного региона, то активность антропогенных нуклидов непостоянна во времени и пространстве и в значительной степени изменяется в течение жизни одного - двух поколений большинства животных и растений, что не позволяет выработать адекватную эволюционную защиту от воздействия этих факторов.
Как правило, искусственные радионуклиды попадают в природную среду через атмосферу, выпадая в виде различных соединений, различающихся по своей растворимости и первичному взаимодействию с почвой. В почве радионуклиды находятся в водно-растворимой, обменной, подвижной и аморфной формах, а также в катионной, анионной и нейтральной форме и в водно-растворимом состоянии в грунтовых водах. Главная роль в миграции нуклидов в наземных экосистемах принадлежит гумусовым и низкомолекулярным кислотам и их соединениям с химическими элементами, а также гидр оксидам железа и алюминия.