Ispod pozadinsko zračenje obično shvaćeno kao jonizujuće zračenje iz prirodni izvori kosmičkog i zemaljskog porijekla, kao i od vještačkih radionuklida raspršenih u biosferi kao rezultat ljudskih aktivnosti.

Radijaciona pozadina utiče na stanovništvo planete, imajući relativno konstantan nivo. Postoje prirodna (prirodna) pozadinska radijacija, tehnološki modifikovana prirodna radijaciona pozadina, veštačka radijaciona pozadina.

Prirodna radijaciona pozadina je jonizujuće zračenje koje utiče na osobu na površini Zemlje iz prirodnih izvora kosmičkog i zemaljskog porekla.

Tehnološki modificirana prirodna radijacijska pozadina

je jonizujuće zračenje iz prirodnih izvora koji su pretrpjeli određene promjene kao rezultat ljudske aktivnosti, na primjer, zračenje prirodnih radionuklida koje ulaze u biosferu zajedno s mineralima izvađenim iz unutrašnjosti Zemlje iz njezinih utroba, kao rezultat produkata izgaranja fosilnih goriva ulazak u okolinu, zračenje u prostorijama izgrađenim od materijala koji sadrže prirodne radionuklide.

Pozadina umjetnog zračenja zbog radioaktivnosti proizvoda nuklearnih eksplozija, otpada nuklearne energije i nezgode.

Mjera pozadine zračenja je brzina ekspozicijske doze, dok u geofizici podrazumijevamo brzinu doze apsorbirane u zraku na tlu zbog vanjskih izvora zračenja.

Radi lakšeg poređenja biološke efikasnosti i procene rizika od dugotrajnih efekata u različitim vrstama izlaganja, uključujući slučajeve neujednačenog izlaganja, doze usled pozadinskog zračenja često se izražavaju u terminima takozvane efektivne doze - uslovni koncept koji karakterizira izračunatu dozu ujednačene vanjske ekspozicije cijelog tijela, adekvatnu za rizik od pojave udaljenih stohastičkih posljedica realne apsorbirane doze u pojedinom organu.

9.1. Prirodna radijaciona pozadina

Prirodni izvori jonizujućeg zračenja koji čine prirodnu radijacionu pozadinu dijele se na vanjske izvore vanzemaljskog porijekla (kosmičko zračenje); vanjski izvori zemaljskog porijekla, tj. radionuklidi prisutni u zemljinoj kori, vodi, vazduhu; interni izvori, tj. radionuklidi prirodnog porijekla sadržani u ljudskom tijelu.

Kosmičke zrake su tok nuklearnih čestica koje dolaze na površinu Zemlje raznim oblastima svjetski prostor je takozvano primarno kosmičko zračenje. Prosječna energija kosmičkih čestica je 10 10 eV. U opštem toku čestica postoje čestice sa mnogo nižim energetskim nivoom, i čestice sa energijama do 10 19 eV. Primarno kosmičko zračenje čine protoni (92%), α-čestice (jezgra helijuma 7%), jezgra atoma litijuma, berilija, ugljika, dušika i kiseonika (0,78%) i jezgra atoma čiji je naboj

više od 10 (0,22%).

Kada kosmičke čestice padaju na površinu Zemlje, one stupaju u interakciju s atomima i molekulima atmosfere. Postoji sekundarno kosmičko zračenje; u ovom slučaju su najvažniji procesi elektron-fotonske i elektron-nuklearne interakcije. U procesu elektron-foton, nabijene čestice, u interakciji s poljem atomskog jezgra, stvaraju fotone, koji formiraju parove elektrona i pozitrona. Ove čestice, zauzvrat, stvaraju nove fotone. Kaskadni proces lavinskog povećanja broja čestica i fotona nastavlja se sve dok njihova energija ne postane dovoljna.

potpuno mali i ne gubi se na jonizaciju i pobuđivanje atoma i molekula zraka.

Elektronsko-nuklearni proces nastaje zbog interakcije primarnih kosmičkih čestica, čija energija nije manja od 3×10 9 eV, sa jezgrima atoma u vazduhu. U ovom slučaju se istovremeno pojavljuje niz novih čestica - protoni i neutroni (fragmenti jezgra) i π-mezoni tri vrste: negativno nabijeni, noseći pozitivan naboj i nenapunjen. Nabijeni π-mezoni (masa π-mezona u odnosu na masu elektrona je 273) se raspadaju (prosječno trajanje života - 2,5?10 -8 s) na stabilnije μ-mezone (masa - 207 jedinica) i neutrine; neutralni π-mezoni se zauzvrat (τ = 2,5?10 -16 s) raspadaju na 2 fotona, a μ-mezoni - na elektrone, pozitrone i neutrine. Dakle, sekundarno kosmičko zračenje se sastoji od elektrona, neutrona, mezona i fotona. Kako se približavamo Zemljinoj površini, intenzitet primarnog kosmičkog zračenja opada, a intenzitet sekundarnog zračenja dostiže maksimum na visini od 20-30 km; na nižoj nadmorskoj visini, procesi apsorpcije ove vrste zračenja prevladavaju nad procesima njegovog stvaranja. Na nivou mora, intenzitet primarnog zračenja je približno 0,05% prvobitne vrijednosti. Sekundarno zračenje se sastoji od mezona (80%) i elektrona (20%). Treba napomenuti da nivo kosmičkog zračenja u određenoj meri zavisi od geomagnetske širine, povećavajući se od ekvatora do polova (do 14% na nivou mora). U tabeli. 29 prikazuje intenzitet kosmičkog zračenja u funkciji geografske širine i visine iznad nivoa mora.

Tabela 2 9.Intenzitet kosmičkih zraka za srednje geografske širine i ekvator, kao i različite visine iznad nivoa mora

Prirodna radioaktivnost je posljedica radionuklida prirodnog porijekla, prisutnih u svim ljuskama Zemlje: litosferi, hidrosferi, atmosferi i biosferi. Radioaktivni elementi se uslovno mogu podeliti u tri grupe:

Radionuklidi koji su deo radioaktivnih familija, čiji su preci uranijum (238 U), torijum (232 Th) i aktinouranijum (235 As) (raspad porodica uranijuma, torijuma i aktinouranijuma prikazan je na šemi 1);

Radioaktivni elementi koji nisu uključeni u porodice 40 K, 48 Ca, 87 Rb, itd.;

Radioaktivni izotopi koji kontinuirano nastaju na Zemlji kao rezultat nuklearnih reakcija pod utjecajem kosmičkih zraka. Najvažniji od njih su ugljenik (14 C) i tricijum (3 H).

Šema 1.Propadanje porodica uranijuma (a), torija (b), aktinouranija (c)

U tabeli. 30 prikazuje podatke koji karakterišu veličinu specifične aktivnosti glavnih radioaktivnih izotopa i elemenata koji sadrže ove izotope u svom sastavu.

Tabela 30Karakterizacija glavnih prirodnih radioaktivnih izotopa

Pored onih navedenih u tabeli. U formiranju prirodne pozadine učestvuje 30 radioaktivnih izotopa, produkata raspada radioaktivnih familija, prvenstveno radona, torona i aktinona.

Glavni izvor prirodnih radionuklida koji ulaze u okoliš, a koji su danas široko rasprostranjeni u svim ljuskama Zemlje, su stijene čije je porijeklo neraskidivo povezano sa uključivanjem u njihov sastav svih radioaktivnih elemenata koji su nastali tokom formiranja i razvoja planetu. Zbog kontinuiranih destruktivnih procesa meteorološke, hidrološke, geohemijske i vulkanske prirode, radionuklidi su bili široko rasprostranjeni.

Bez obzira koliko zemaljske materije uzmemo, uvijek možemo pronaći nekoliko desetina hemijski elementi. Mnogi elementi se mogu naći u obliku tragova - u zanemarivim količinama. Na primjer, u zraku se nalazi najrjeđi plin -

ksenon, koji je samo četiri stotine hiljada procenta (po masi). Međutim, svaki kubni centimetar zraka sadrži oko milijardu atoma ksenona. U vodi okeana u otopljenom obliku postoji do 50 različitih elemenata. Atomi svakog od njih mogu se naći u kapi vode.

Unatoč zanemarivom sadržaju pojedinih elemenata u morskoj vodi, oni mogu imati značajan utjecaj ulaskom u biogeohemijske procese koji se ovdje kontinuirano odvijaju. Na primjer, mangan sadržan u morskoj vodi u količini od desetmilionitog procenta kao rezultat biogeokemijskih procesa doprinio je taloženju mnogih miliona, kao, na primjer, u Chiaturi (Gruzija). Istu pojavu (raspršenje) opažamo u stijenama. Čak i najčistiji mineralni kameni kristal sadrži milione atoma drugih elemenata u 1 g.

Važno je da je za niz elemenata karakteristično stanje u prirodi u difuznom obliku. Ovi elementi uključuju sve prirodne radionuklide.

Trenutno postoji relativna ravnoteža između ulaska radionuklida u cirkulacijsku sferu i njihove količine koja se eliminiše iz ovog dinamički proces zbog stvaranja sedimentnih stijena i radioaktivnog raspada. Voda u ovim procesima igra glavnu ulogu kao univerzalni rastvarač. U kontaktu sa stenskim materijalom tokom filtracije kroz pukotine i pore, voda se rastvara i prenosi iz dubina zemljine kore na svoju površinu niz stabilnih i radioaktivnih elemenata. Osim toga, voda sa sobom nosi čestice stijena i taloži ih u obliku sedimenata na znatnoj udaljenosti od mjesta primarne erozije. Masa suspendovanih materija, uključujući radionuklide, na primer, samo rečnom vodom je prilično značajna. U tabeli. 31 daje opis ovog fenomena za pojedinačne rijeke.

Sa vodom rijeka se prenosi značajna količina otopljenih tvari. Dakle, samo jedno r. Misisipi godišnje ispusti oko 136 miliona tona različitih rastvorenih soli u svetske okeane. Kao rezultat ovih procesa, koji se odvijaju na našoj planeti dugi niz miliona godina, pokazalo se da vode okeana sadrže zaista ogromnu količinu prirodnih radioaktivnih elemenata u otopljenom stanju. Dakle, u vodi Tihog okeana

sadrži oko 2,95 milijardi tona 40 K, što odgovara aktivnosti od približno 7,4 × 10 20 Bq.

Tabela 31Godišnje iznošenje u more suspendiranih materijala (čvrsto otjecanje) i njihovo ukupna aktivnost(prema M.A. Velikanovu i L.A. Pertsovu)

Značajno mjesto u procesima migracije i cirkulacije radionuklida u prirodi zauzima flora i fauna.

Većina prirodnih radioaktivnih elemenata sadržana je u stijenama koje čine debljinu zemljine kore. Prosječne koncentracije kalijuma, torijuma, uranijuma i radijuma u njima su date u tabeli 1. 32.

Tabela 32Prosečan sadržaj kalijuma, torijuma, uranijuma i radijuma u zemljanim stenama, %

Količina radioaktivnih elemenata sadržanih u tlu je u velikoj mjeri određena koncentracijom radionuklida u matičnoj stijeni. Tla dobivena produktima razaranja kiselih magmatskih stijena sadrže relativno više uranijuma, radijuma, torija i kalija nego tla nastala od ultramafičnih i bazičnih stijena. Glinena tla zbog visokog sadržaja koloidnih frakcija, dobro se upijaju i zadržavaju

živi radioaktivnih izotopa, uvijek je bogatiji radioaktivnim elementima od pješčanih. Dakle, sadržaj uranijuma u gornjem horizontu tla Srednjoruskog uzvišenja kreće se od 1 × 10 -5 do 1,8 × 10 -4%, torija - od 2,3 × 10 -4 do 14 × 10 -4%, kalijuma - od 0,3 do 2,6%.

Po pravilu ne postoji ravnoteža u tlu između prekursora i kćernog nuklida zbog njihove nejednake hemijska svojstva. Istovremeno, svuda se primjećuje višak (u odnosu na 226 Ra) količine od 210 Pb u gornjem horizontu tla (0–5 cm), a višak 210 Pb u gornjim horizontima tla uvelike varira. Smatra se da je glavni razlog akumulacije 210 Pb u gornjim slojevima tla atmosferske padavine uzrokovane atmosferskim padavinama i "suhim" padavinama.

U određenim dijelovima svijeta postoje zone s visokim sadržajem radioaktivnih elemenata u stijenama i tlu, na primjer, regije Pamira i Tibeta, teritorije Brazila, Indije, Francuske i Rusije. Tako je u Indiji, u državi Kerala, na čijoj teritoriji živi oko 100 hiljada ljudi, sadržaj torijuma i njegovih ćerki proizvoda visok (do 0,1%); u državi Rio de Janeiro (Brazil), na području monazitnih pijeska, gdje živi i do 50 hiljada ljudi, sadržaj ThO 2 u pijesku dostiže 6,15%; u regijama Francuske, Pamira i Tibeta, sadržaj uranijuma i radijuma u vulkanskim stijenama je visok. Od velikog interesa je nivo radionuklida u građevinskim materijalima napravljenim od raznih stijena; veoma su raznoliki u pogledu sadržaja prirodnih radioaktivnih elemenata. Specifična aktivnost građevinski materijal predstavljeno u nastavku.

Prirodna radioaktivnost u vazduhu

To je zbog prisustva radionuklida koji nastaju u atmosferi kao rezultat izlaganja kosmičkom zračenju, radioaktivnih plinova koji dolaze iz gornjih slojeva zemljine kore, i njihovih kćernih proizvoda, radionuklida, kao rezultat ljudske aktivnosti, itd.

Radionuklidi pod uticajem kosmičkog zračenja duguju svoje poreklo sekundarnom kosmičkom zračenju, koje u svom sastavu ima neutrone različitih energija. Većina neutrona, u interakciji sa jezgrima dušika u zraku, stvara radioaktivni ugljik - 14 C. Treba napomenuti da se takvi procesi uočavaju samo na nadmorskoj visini od preko 9000 m. Kao rezultat uticaja kosmičkog zračenja na atmosferski azot, na našoj planeti godišnje se proizvede oko 10 kg 14 C, a njegova ukupna količina u atmosferi planete iznosi oko 80 tona. Radioaktivni ugljen nastao u gornjim slojevima atmosfere, spajajući se s kisikom, daje ugljični dioksid, koji je uključen u uobičajeni ciklus izmjene ugljika između atmosfere, hidrosfere, tla i organski svijet. Tokom višestoljetnog perioda, radioaktivni ugljik je ravnomjerno raspoređen u stabilne izotopi, a ravnotežna koncentracija u mješavini izotopa je približno 0,3 Bq po 1 g. To odgovara koncentraciji radioaktivnog ugljika u atmosferskom zraku, jednakoj 4,8 × 10 -5 Bq/l.

Drugi radioaktivni izotop koji nastaje pod uticajem kosmičkog zračenja je tricijum (3 H), koji nastaje uglavnom reakcijama 14 N (n, 3 H) 12 C i 16 O (p, 3 H) 14 O. Zbog Iz istih razloga koji su doveli do široko rasprostranjene distribucije 14 C, sadržaj tricijuma u okolišu u cjelini je konstantan i vrlo mali i dostiže 10 -14 u odnosu na stabilan vodonik.

Berilijum-7, berilijum-Yu, fosfor-32, sumpor-35 i drugi radioaktivni elementi se takođe javljaju pod uticajem kosmičkog zračenja. Potonji daju još manji doprinos dozi pozadinskog izlaganja osobe u odnosu na tricijum, pa nemaju higijenski značaj.

Radioaktivnim gasovima koji dolaze iz gornjih slojeva zemljine površine, uključuju emanacije koje proizlaze iz dis-

kap ćerki proizvoda uranijuma (222 Rn), torijuma (220 Rn) i aktinijuma (219 Rn). Brzina stvaranja emanacije u stijenama ovisi o sadržaju predaka radioaktivnih serija u njima. Svaki od rezultirajućih plinovitih izotopa difundira u određenoj mjeri u atmosferski zrak. Istovremeno, naravno, radon, pod svim ostalim jednakim uslovima, ima veću mogućnost izlaska u atmosferu od torona i aktinona, jer mu je poluživot 3,8 dana, dok je poluživot torona 54 s, a aktinona je 3,9 s. Sadržaj emanacija u tlu raste sa dubinom i dostiže konstantne vrijednosti na dubini od 5 m. Brzina ulaska radioaktivnih emanacija u atmosferski zrak ovisi o više razloga: difuziji plinova tla u smjeru opadanja. koncentracija, konvekcijski tokovi vazdušnih masa kao rezultat zagrevanja zemljine površine usled sunčevog zračenja, promene barometarskog pritiska, dubine smrzavanja tla, debljine snežnog pokrivača itd.

Protok emanacije u zrak se povećava sa smanjenjem atmosferski pritisak i pada na skoro 0 tokom topljenja snijega i stvaranja leda. Slave se sezonske fluktuacije tokom unosa radona sa minimumom zimi i maksimumom ljeti.

Kao rezultat kontinuiranog strujanja radioaktivnih plinova iz tla u atmosferu, njihove najveće koncentracije nalaze se u površinskom sloju, a njihov sadržaj opada s visinom.

U zraku područja čije stijene sadrže povećanu količinu radionuklida, koncentracije emanacije su povećane, i obrnuto, one se smanjuju na površinama koje se sastoje od materijala osiromašenih radioaktivnim izotopima. Tako je aktivnost atmosferskog vazduha nad kopnom u smislu radona u proseku 4,8?10 -3 Bq/l, nad okeanom u blizini obale - 1,4?10 -3 Bq/l, a nad okeanom udaljenom od obale - 3,5?10 -5 Bq/l. U atmosferskom vazduhu sadržaj torona je mnogo manji (10-100 puta) od radona. Još manji doprinos ukupnoj aktivnosti zraka daje aktinon, kao rezultat njegovog kratkog vijeka trajanja i relativno niske zastupljenosti matičnog elementa, aktinouranija.

Tokom raspadanja, radioaktivne emanacije stvaraju kratkotrajne i dugovječne aktivne aerosole (izotopi polonija, bizmuta i olova). Podaci brojnih autora ukazuju da je α-aktivnost vazduha za kratkotrajne proizvode emanacije u proseku (1,8-2,5) × 10 -3 Bq / l, β-aktivnost - 22,2 × 10 -3 Bq / l. Specifična aktivnost dugotrajnih produkata raspada radona je manja: nad kopnom u 210 Bi kreće se od 1,1 × 10 -7 do 14,8 × 10 -7 Bq / l, au 210 Ro - (2,5-5,5)? 10 - 8 Bq/l.

Osim radioaktivnih aerosola koji nastaju raspadom emanacije, površinski sloj atmosfere sadrži i druge radioaktivne čestice prirodnog porijekla: čestice koje vjetar diže sa površine zemlje i čestice nastale kada se kapljice osuše. morska voda. Dakle, prema L.A. Percov, ukupna masa aerosola koje generiše cijeli ekvator Svjetskog okeana je (5-7)?10 7 t/godišnje, a njihova ukupna aktivnost na 40 K je približno 17 PBq. Ovi aerosoli

sadrže i torij i druge radioaktivne izotope, ali je općenito specifična aktivnost zraka zbog ove grupe radioaktivnih aerosola neznatna. Takođe treba napomenuti da je u vazduhu gradova sa gustim saobraćajem i razvijenom industrijom radioaktivnost prašine posledica kalijuma, a radioaktivnost dima zbog izotopa kalijuma i ugljenika. Konačno, zapažanja posljednjih godina utvrđeno je da je relativni sadržaj ugljika nešto niži u atmosferi industrijskih gradova nego u ruralnim područjima. Ovo posljednje se objašnjava činjenicom da se fosilna goriva spaljuju u gradovima, u kojima je sadržaj radioaktivnog ugljika zbog njegovog prirodnog raspadanja manji nego u biosferi.

meteorske vodeobično su slabo aktivni i sadrže tragove 3 H, 14 C, 7 Be, koji nastaju interakcijom kosmičkog zračenja sa atomima i molekulima atmosferskog zraka, kao i 40 K, 238 U, koji su dio rastvorljivih soli koje ulaze u atmosfera zbog eolske (vjetrove) erozije zemljine površine.

Radioaktivnost podzemne vode zavisi od njihovih uslova. Po prirodi pojavljivanja, podzemne vode mogu biti vode prvog vodonosnog sloja (ponekad se nazivaju i podzemne vode), akumulirane na prvom vodootpornom sloju sa površine, i međuslojne vode, smještene između vodootpornih slojeva u debljini sedimentnog sloja. stijene. Na radiohemijski sastav podzemnih voda utiče količina rastvorljivih radionuklida sadržanih u sastavu zemljišta koje ova voda ispere. Osim toga, na koncentraciju radioaktivnih izotopa u vodi prvog akvifera utiču klimatski i meteorološki uslovi. Tako radioaktivnost ove vode na 40 K u gladnoj stepi dostiže 207 Bq/l, u stepama Fergane - 36 Bq/l, au Kareliji - 8,5 Bq/l. U dubokim vodama i

mineralizovaniji od površinskog, postoji proporcionalno povećanje specifične aktivnosti sa povećanjem totalna koncentracija soli. Radioaktivnost podzemnih voda je uglavnom zbog prisustva 40 K, 226 Ra i 222 Rn. Najmanju aktivnost imaju podzemne vode u sedimentnim stijenama, koje se najčešće koriste za vodosnabdijevanje stanovništva, jer sadrže uranijuma u prosjeku 5 × 10 -6 g/l, radijuma 7,4 × 10 -2 Bq/l i radona 1,85 Bq/l. l. Vode kiselih magmatskih stijena, na primjer, vode razbijenih granita, imaju veću aktivnost za ove elemente i mogu sadržavati povećanu količinu od 226 Ra - do 3,7 Bq/l - vode odmarališta Tskhaltubo, Istisu u Transcaucasia, 222 Rn 48 Bq/l - vodena odmarališta Belokurikha, Zheleznovodsk, itd.

Visoke koncentracije radijuma i uranijuma nalaze se u interstratalnim vodama naftonosnih područja.

Radioaktivnost vode otvorenih akumulacija kopna zavisi od hemijski sastav rase i klimatski uslovi. Stepen radioaktivnosti riječne vode određen je tipom riječnog hranjenja - površinskim ili podzemnim, a na vrstu hranjenja, pak, utiču promjena godišnjih doba i meteorološki faktori. Po pravilu površinske vode (kiša, glečer, snijeg) sadrže relativno manje radionuklida, pa je u toku poplavnog perioda radioaktivnost riječne vode manja. U malim vodama, tokom perioda hranjenja rijeka, uglavnom zbog podzemnih voda, specifična aktivnost vode se povećava. Zimi se radon i toron nakupljaju u vodi rijeka prekrivenih ledom. Radioaktivnost riječne vode je uglavnom zbog prisustva 40 K, 226 Ra, a sadržaj 40 K varira od 3,7?10 -2 do 0,6 Bq/l, uranijuma - od 2?10 -8 do 510 -5 g / l, radijum - od 9,2?10 -3 do 7,4?10 -2 Bq/l.

Radioaktivnost jezerska voda zavisi od aktivnosti vode pritoka i podzemnih voda koje napajaju jezera. U sjevernim regijama, vodena aktivnost jezera je bliska aktivnostima rijeka. U južnim regijama, gdje isparavanje vode iz jezera premašuje otjecanje iz njih, akumuliraju se soli i, shodno tome, povećava se aktivnost vode. Tako se specifična aktivnost vode u centralnim regionima Kazahstana na 40 K penje na 3,7 Bq/l i više, posebno je visoka radioaktivnost vode u slanim jezerima, gdje dostiže 370 Bq/l.

Vode mora i okeana ovisno o hidrološkim i klimatskim uvjetima, razlikuju se po sastavu soli. Sigurno

fluktuacije su također otkrivene u sastavu radionuklida. Aktivnost morske i okeanske vode na 40 K je unutar 11-18 Bq / l, na 238 U - 2 × 10 -6 g / l, na 226 Ra - (2,2-3,7) × 10 -2 Bq / l.

Radioaktivnost flore i faune

Radioaktivnost biljnog i životinjskog svijeta posljedica je gotovo svih onih radioaktivnih izotopa koji se javljaju u prirodi, a sve ih možemo uvjetno podijeliti u dvije grupe.

Prva grupa, relativno mala, treba da uključuje takve radioaktivne izotope koji su pomešani sa stabilnim elementima koji aktivno učestvuju u metabolizmu i obezbeđuju funkcionisanje svih organa i sistema žive materije (npr. 40 K, 14 C, 3 H) . S tim u vezi, sadržaj izotopa ove grupe u organizmima zavisi od stepena akumulacije stabilnih elemenata. Na primjer, grašak sadrži 0,9% kalija, a puter - 0,014%, pa je specifična aktivnost graška zbog 40 K 274 Bq/kg, a putera - 3,7 Bq/kg.

Drugi radioaktivni izotopi (na primjer, 238 U, 226 Ra, 232 Th, 210 Pb, 210 Po) mogu se pripisati takvoj grupi, čiji značaj u metaboličkim procesima trenutno nije dobro shvaćen. Rezultati brojnih istraživanja ukazuju da sadržaj ove grupe izotopa u biljnim i životinjskim organizmima zavisi od njihove koncentracije u životnoj sredini. Tako je u pepelu biljaka uzgojenih na običnom tlu sadržaj uranijuma u prosjeku 3×10 -4 g/kg, a u pepelu biljaka koje rastu na zemljištu obogaćenom uranijumom 2×10 -3 g/kg. . Osim toga, treba napomenuti da se relativna efikasnost akumulacije radioaktivnih izotopa ove grupe smanjuje s naglim povećanjem njihovog sadržaja u okolišu.

Od prve grupe izotopa glavno mjesto po veličini nastale aktivnosti zauzima izotop kalijuma - 40 K. Količina kalija u biljnim organizmima je 3-10 puta manja od njegovog sadržaja u zemljinoj kori. Čak i manje nego u stijenama, kalija (10-15 puta) u tijelu životinja. U tabeli. 33 prikazuje sadržaj kalija i specifičnu aktivnost na 40 K nekih prehrambenih proizvoda biljnog i životinjskog porijekla.

Tabela 33Sadržaj kalijuma i specifična radioaktivnost na 40 K pojedinačnih prehrambenih proizvoda biljnog i životinjskog porekla

Specifična radioaktivnost biomase za ugljikohidrate je za red veličine niža nego za 40 K, a aktivnost za tricij je zanemarljiva.

Glavni izotopi druge grupe sadržani u biljkama i životinjama su 226 Ra, 210 Pb, 210 Rho, kao i izotopi uranijuma i torija. Specifična aktivnost 210 Rb i 210 Rho u biljnoj hrani kreće se od 0,02 do 0,37 Bq/kg. Različit sadržaj ovih nuklida u proizvodima biljnog porijekla je posljedica različite površine sorpcije biljaka. Posebno je visok sadržaj 210 Pb i 210 Rho u čaju (do 30,5 Bq/kg). U prehrambenim proizvodima životinjskog porijekla, specifična aktivnost 210 Pb kreće se od 13,7 mBq (mlijeko) do 0,18 Bq/l, a 210 Rho - od 3,3 (mlijeko) do 0,13 mBq/kg (govedina). U prosjeku, dnevna prehrana stanovnika srednjih geografskih širina Rusije sadrži oko 0,22 Bq 210 Rho, s omjerom 210 Rho / 210 Pb jednakim 0,73.

Prema ruskim naučnicima, sadržaj uranijuma je za red veličine veći prehrambeni proizvodi biljnog nego životinjskog porijekla. Dakle, u pšeničnom hlebu sadržaj uranijuma je u proseku 4,1 × 10 -7%, u heljdi - 4,2 × 10 -7%, u govedini - 1,4 × 10 -8%, u ribi - 1,1 × 10 -8%, u mleku - 4?10 -9%.

Ukupna radioaktivnost biljnih i životinjskih tkiva zbog α-emitera iznosi 0,37 i 0,037 Bq/kg, respektivno.

Dakle, glavni izvor prirodnih radionuklida koji ulaze u ljudski organizam je prehrana u kojoj dominiraju proizvodi biljnog porijekla.

Radioaktivnost ljudskog tijela

Radioaktivnost ljudskog tijela je posljedica prisustva u tijelu svih onih radioaktivnih izotopa koji se nalaze u biosferi. Približan sadržaj najčešćih radionuklida dat je u tabeli. 34.

Radioaktivnost čitavog niza uranijuma i torijuma sa kćerkim proizvodima je oko 10 puta veća. Prilikom procene sadržaja radionuklida u pojedinim ljudskim organima i sistemima potrebno je pre svega uzeti u obzir radioaktivnost zbog prisustva izotopa (kalijum, ugljenik i vodonik), koji su nužno deo živih struktura i bez kojih postoji organizam je nemoguć.

Tabela 34Sadržaj prirodnih radionuklida u ljudskom tijelu

Ukupan sadržaj kalijuma u tijelu odrasle osobe (težine 70 kg) iznosi 0,19% (130 g). Tkiva i organi sa visokom funkcionalnom aktivnošću posebno su bogati kalijumom; skeletni mišići, nervno tkivo, srce, jetra, slezena itd. Glavni depo kalijuma u organizmu je mišićno tkivo. S obzirom na to da se 40 K u prirodi javlja u mješavini sa stabilnim izotopima u količini od 0,0119%, specifična radioaktivnost organa i tkiva ljudskog tijela na 40 K određena je sadržajem stabilnog izotopa u njima ( Tabela 35).

Tabela 35Sadržaj kalijuma i 40 K u pojedinim organima i tkivima osobe

Kao što su pokazali rezultati mnogih istraživanja, sadržaj kalijuma, a samim tim i 40 K u ljudskom organizmu zavisi od pola, starosti, telesne težine, prirode mišićne aktivnosti itd. Sadržaj kalijuma u mišićima obično je veći kod muškaraca nego kod žena, veći kod osoba koje obavljaju teške fizičke poslove. distrofične promjene u mekih tkiva tokom starenja

nizma su praćene smanjenjem nivoa kalijuma. Dakle, odstupanja koncentracije kalijuma u organima i sistemima pojedinih pojedinaca u odnosu na gore navedene podatke mogu biti prilično značajna i dostići 150-200% ili više.

Ukupan sadržaj ugljika u tijelu odrasle osobe dostiže 18%, tj. oko 12,6 kg. Uzimajući u obzir ujednačenu raspodjelu ugljika u tkivima, može se pretpostaviti da je njihova specifična radioaktivnost za 14 C 52 Bq/kg.

Količina tricijuma u organizmu je skoro konstantna i određena je sadržajem stabilnog izotopa (oko 10,2% u mišićima i 6,4% u kostima). Specifična aktivnost mekih tkiva ljudskog tijela zbog 3 N je 0,55 Bq/kg, kostiju - 0,34 Bq/kg.

U zaključku treba istaći da aktivnost ljudskog organizma, zbog prisustva 40 K, 14 C i 3 H, prvenstveno zavisi od broja stabilnih elemenata čiji je sadržaj diktiran zahtevima postojanost unutrašnje sredine, određena funkcionalnim stanjem organizma. Moguće značajne fluktuacije u radioaktivnosti obroka hrane zbog ovih izotopa u ovom slučaju nisu značajne.

Biološka uloga radioaktivnih izotopa prisutnih u organizmu u zanemarljivo maloj količini, uslovno svrstanih u II grupu, još uvek nije poznata. Selektivna akumulacija u pojedinim organima i sistemima izotopa ove grupe ili njihova ujednačena distribucija može se objasniti hemijskim svojstvima bliskim osobinama biološki neophodnih stabilnih elemenata. Od radionuklida ove grupe, radijum je najviše proučavan u pogledu sadržaja u organizmu. Ovaj izotop, poput kalcija i drugih osteotropnih elemenata, akumulira se uglavnom u koštanom tkivu. U nastavku je prikazan sadržaj radijuma u pojedinim tkivima i organima.

Glavni dio 210 Pb (do 70%) sadržan je u skeletu. Sa svojim dugim poluživotom, jednakim 2000 dana, moguća je akumulacija ravnotežne količine od 210 Pb. Specifična aktivnost 210 Pb u koštanom tkivu je 15 Bq/kg, u mekim tkivima - 6,4 Bq/kg. Sa vazduhom u toku dana, oko 0,7 scBq 210 Rho ulazi u pluća osobe, kod osobe koja je pušila 1 kutiju cigareta dnevno, 10 puta više (do 0,07 Bq) ulazi u pluća.

Ukupni sadržaj uranijuma u organizmu je nizak i iznosi 8?10 -6 -1?10 -5 g/g. Torijum i njegovi α-aktivni ćerki proizvodi čine do 40% ukupne α-aktivnosti ljudskog tela. Osim toga, radon ima određeni značaj u radioaktivnosti tkiva i organa, pri koncentraciji od 0,01 Bq/l u udahnutom vazduhu, aktivnost mekih tkiva zbog α-emitera može dostići 0,05 Bq/kg.

Navedeni sadržaj radijuma, uranijuma i drugih radioaktivnih izotopa koji pripadaju grupi II u ljudskom tijelu je približan, te je u ovom slučaju vrlo teško prikazati prosječnu specifičnu aktivnost organa i tkiva. To je zbog činjenice da na stepen radioaktivnosti pojedinih organa i tkiva ljudskog tijela, s jedne strane, utiče brzina metaboličkih procesa i funkcionalno stanje organizma, as druge strane, određeni značaj sadržaja ove grupe izotopa u ishrani. Konstantnim unosom radionuklida hranom uspostavlja se ravnoteža između njihovog unosa i izlučivanja iz organizma. Istovremeno se stvara ravnotežna koncentracija u pojedinim organima i tkivima. Ako se uzme u obzir da sadržaj radionuklida varira ne samo u različitim prehrambenim proizvodima, već iu istom proizvodu koji se uzgaja na različitim geografskim područjima, postaje jasan značaj etničkih i ekonomskih karakteristika ishrane stanovništva. Kao primjer možemo uzeti u obzir radioekološki lanac lišaj – sobovi – čovjek. Značajan kapacitet sorpcije lišajeva i dug životni vijek (do 300 godina) doprinose značajnoj akumulaciji 210 Pb i 210 Rho u njima - u prosjeku do 5,9 sBq / kg zračno suhe mase. Nivo akumulacije 210 Pb i 210 Rho u tijelu sobova značajno ovisi o sezoni ispaše životinje. Sadržaj ovih nuklida je maksimalan u

u proleće (osnova ishrane - lišajevi) - 17 Bq/kg sirovog mesa, u letnjem periodu (osnova hrane - jednogodišnje trave) specifična aktivnost polonija se smanjuje za oko 5 puta (nema takve zavisnosti od sezone za 210 Pb). Uočena je akumulacija 210 Pb i 210 Rho u koštanom tkivu autohtonih stočara irvasa (4,8 Bq/kg sirovog tkiva), što premašuje njihov sadržaj u skeletu za 10 i više puta u odnosu na ljude drugih profesija.

Iz gore navedenih materijala može se vidjeti da su glavni izvor radioaktivnih elemenata koji ulaze u ljudsko tijelo prehrambeni proizvodi. U tom smislu voda je od sekundarnog značaja, a tek sa povećanjem aktivnosti radijuma na 0,037 Bq/l i više raste njena uloga u formiranju radioaktivnosti ljudskog organizma.

Dakle, radionuklidi su rasuti u biosferi i sveprisutni su u zemljanim stijenama, vodi, zraku, namirnicama i ljudskom tijelu. Važnost ovog fenomena prvenstveno je posljedica doza pozadinskog zračenja kojima je stanovništvo naše planete izloženo.

9.2. Izloženost ljudi u pozadini

Pozadinsko izlaganje ljudskog tijela, ovisno o izvorima jonizujućeg zračenja, može biti vanjsko i unutrašnje.

Izvori spoljašnje ekspozicije uključuju kosmičke zrake, γ-zračenje radionuklida sadržanih u stenama, zemljištu i građevinskim materijalima, kao iu vazduhu; β-zračenje se u ovom slučaju može zanemariti, zbog činjenice da je nivo jonizacije vazduha usled β-čestica nizak, efektivni čvrsti ugao izloženosti tela manji od 2π, a organske supstance na površini tla i obloženim materijalima u prostorijama, koje imaju nisku specifičnu β- aktivnost, apsorbiraju β-tokove iz minerala i građevinskih struktura.

Snaga γ-zračenja iz radionuklida sadržanih u vodi mora i okeana dostiže 0,05 μR/h. U područjima sa povećanom količinom radioaktivnih elemenata (neka područja u Brazilu, Indiji, Francuskoj, Rusiji) intenzitet γ-zračenja je posebno visok. Dakle, u regiji monazitnog pijeska u Brazilu dostiže 1 μSv / h, u Indiji - do 3 μSv / h, u planinskim područjima

Francuska - 0,2-0,4 µSv/h; u Pjatigorsku (Sjeverni Kavkaz) - do 2-3 μSv / h.

U tabeli. 36 prikazuje snagu ekspozicijskih doza γ-zračenja u zavisnosti od sadržaja glavnih prirodnih radionuklida u stijenama.

Tabela 36Brzina doze vanjskog γ-zračenja iz prirodnih radionuklida sadržanih u stijenama

Kao što se može vidjeti iz tabele, ovisno o sadržaju ovih elemenata u stijenama, snaga zračenja može znatno varirati. U pravilu, sedimentne stijene sadrže manje prirodnih radionuklida od magmatskih stijena, čime se stvara niži (2-3 puta) nivo snage zračenja.

U tabeli. 37 i 38 prikazuje sadržaj 226 Ra, 236 Th i 40 K u glavnim građevinskim materijalima za različite zemlje i Rusiju.

Tabela 37Prirodna radioaktivnost građevinskih materijala u nekim zemljama, Bq/kg

Tabela 38Prirodna radioaktivnost građevinskih materijala u različitim regijama, Bq/kg

Od posebnog interesa je nivo γ-zračenja u stambenim zgradama. Činjenica je da se, s jedne strane, geometrija zračenja ljudskog tijela mijenja u zatvorenom prostoru (na ulici se približava 2π, u zatvorenom prostoru - do 4π), as druge strane, snaga γ-zračenja ovisi o sadržaju radionuklida. u građevinskom materijalu. Ekvivalentna doza u zgradama izgrađenim od drveta ima najmanju snagu - do 0,5 mSv / godišnje, velike doze - u zgradama od opeke - do 1 mSv / godišnje i armiranobetonskim - do 1,7 mSv / godišnje.

Ekvivalentna brzina doze u različitim gradovima svijeta na otvorenom je data u nastavku.

Ekvivalentna brzina doze u različitim gradovima svijeta na otvorenom

Prilikom procjene doze stvorene kosmičkim zračenjem, prvo se pretpostavlja da kosmičko zračenje ima visok stupanj tvrdoće, stoga bi praktično apsorbirana doza u bilo kojem tkivu i organu ljudskog tijela trebala biti ista. Drugo, ne uzimaju se u obzir pozadinske fluktuacije zbog različitih nivoa sunčeve aktivnosti, kao i njene promjene u zavisnosti od geografske širine. Za izračunavanje doze stvorene kosmičkim zračenjem potrebno je pozvati se na ionizaciju zraka zbog ove komponente pozadinskog zračenja. Najpouzdanija vrijednost ionizacije zraka za srednje geografske širine smatra se brzinom ionizacije jednaka 1,94 para jona u 1 cm 3 /s. Znajući ovu vrijednost, možete pronaći dozu stvorenu u tkivima ljudskog tijela koristeći sljedeću formulu:

gdje je D to - apsorbirana doza zbog kosmičkog zračenja; 1,94 - broj parova jona koji se javljaju u 1 cm 3 vazduha zbog

kosmičke zrake; 3.6?10 3 - broj sekundi u 1 satu; 24 - broj sati u 1 danu; 365 - broj dana u godini; 1,93?10 9 - broj parova jona koji se javljaju pri dozi od 1 R; 0,87?10 -2 - koeficijent konverzije doze iz P u Gy.

Dakle, 0,28 mGy/godišnje je prosječna doza koju stanovništvo naše planete primi zbog kosmičkog zračenja. Prilikom procjene mogućeg biološkog efekta ove vrste jonizujućeg zračenja, potrebno je poznavati RBE za svaku komponentu kosmičkih zraka.

Prilikom izračunavanja doze koju osoba primi zbog vanjskog izlaganja, uzima se u obzir prosječno vrijeme provedeno na otvorenom i unutar njih, boravak na otvorenom se pretpostavlja 0,2, dok će godišnja efektivna ekvivalentna doza zbog zemaljskog γ-zračenja na otvorenom biti 6 × 10 - 5 Zvuk Uzimajući u obzir omjer zgrada od drveta, cigle i betona širom svijeta, UNSCEAR procjenjuje da je globalno prosječna brzina apsorbovane doze u zraku u zatvorenom prostoru oko 610 -8 Gy/h. Vrijeme koje osoba provede u prostorijama iznosi 80%, pa se može izračunati da će godišnja efektivna ekvivalentna doza u zatvorenom prostoru biti 2,9 × 10 -4 Sv, a ukupna godišnja efektivna ekvivalentna doza zbog vanjskog izlaganja radionuklidima kopnenog porijekla će biti 3,5 × 10 -4 zvuk

Zračenje prirodnih radionuklida sadržanih u atmosferi uzrokuje jonizaciju zraka za oko 2 reda veličine manju od γ-zračenja stijena i tla, tako da ima neznatan doprinos ukupnom efektu.

Unutrašnju ekspoziciju ljudskog tijela stvaraju 40 K, 14 C, 226 Ra, 222 Rn, 210 Po i drugi radioaktivni elementi sadržani u tijelu. Prilikom izračunavanja brzine doze koju stvara jedan ili drugi izotop, oni polaze od njegovog prosječnog sadržaja u tijelu "standardne" osobe, čija je masa organa prikazana u nastavku.

Masa organa i tkiva "standardne" osobe

Primjer ovih proračuna je izračunavanje brzine doze mekog tkiva koju daje 40 K koristeći sljedeću formulu:

gdje je 4440 ukupna aktivnost mekih tkiva "standardne" osobe na 40 K, Bq; 0,6 - prosječna energija β-čestica, MeV; 1.6?10 -6 - broj erga u 1 MeV; 3.6?10 3 - broj sekundi u 1 satu; 24 - broj sati u 1 danu; 365 - broj dana u godini; 70?10 3 - masa "standardne" osobe, g; 10 -4 - koeficijent prijelaza iz erg/g u Gy.

Kod neravnomjerne raspodjele radionuklida u tijelu koristi se vrijednost specifične aktivnosti. To također treba zapamtiti

o mogućnosti određenog doprinosa zračenju ćerki produkata raspadanja; Dakle, pri izračunavanju brzine doze u koštanom tkivu stvorenom od 226 Ra, uzima se u obzir i doza iz kćernih proizvoda - 222 Rn, RaA, RaB, RaC.

U tabeli. 39 prikazuje podatke o pozadinskoj izloženosti ljudi.

Tabela 39Godišnje efektivne ekvivalentne doze izlaganja zbog prirodnih izvora jonizujućeg zračenja u regijama s normalnom pozadinom zračenja (umjerena klimatska zona)

Kao rezultat ljudskih aktivnosti, pozadinu zračenja postepeno se mijenja, što je povezano s korištenjem u građevinske svrhe različitog otpada u obliku pepela i šljake iz energetskih objekata, crne i obojene metalurgije, kao i hemijske industrije. , upotreba đubriva dobijenih od prirodnih mineralnih sirovina (tabele 40, 41). Trenutno, doprinos ove komponente prirodne radijacijske pozadine dozi izlaganja stanovništva, u pravilu, ne prelazi 3-5%. Istovremeno, postoji potreba da se ovaj faktor uzme u obzir u područjima sa intenzivnim industrijskim otpadom koji se koristi kao osnova za proizvodnju građevinskog materijala. Dozvoljeni nivoi prirodnih radionuklida u građevinskim materijalima i đubrivima prikazani su u poglavlju 5.

Tabela 40Prirodna radioaktivnost građevinskog materijala od industrijskog otpada, Bq/g

Tabela 41Prirodna radioaktivnost fosfatnih đubriva, Bq/kg

test pitanja

1. Koji izvori jonizujućeg zračenja čine prirodnu radijacijsku pozadinu?

2. Dajte opis kosmičkog zračenja.

3. Koje grupe radioaktivnih elemenata se uslovno razlikuju u prirodnoj radioaktivnosti?

4. Koji radionuklidi određuju radioaktivnost vazduha?

5. Koji faktori određuju radioaktivnost prirodnih voda?

6. Koji radionuklidi uzrokuju radioaktivnost flore i faune, ljudskog organizma?

7. Koliki je nivo ekvivalentnih doza u zgradama izgrađenim od različitih građevinskih materijala?

8. Koliki je prosječni nivo izloženosti ljudi prirodnom pozadinskom zračenju?

"Radicijska pozadina je normalna" - ova fraza se obično koristi kada se procjenjuju situacije vezane za rad nuklearnih elektrana. Normalna pozadina zračenja je do 0,20 µSv/h (20 µR/h). Sigurnosni prag za ljude je 0,30 µSv/sat (30 µR/sat). Sanitarne norme i pravila propisuju da se pri obavljanju rendgenskih zraka ne smije prekoračiti godišnja efektivna doza zračenja od 1 mSv. Ali nećete naći normativnu vrijednost prirodnog zračenja ni u jednom međunarodnom ili domaćem regulatornom dokumentu. Zašto?

Odakle dolazi prirodno zračenje?

Prirodna radijaciona pozadina Zemlje povezana je sa njenom istorijom i evolucijom biosfere. Od rođenja naše planete ona je bila pod stalnim uticajem kosmičkog zračenja. Kolosalna količina kosmogenih radionuklida bila je uključena u formiranje zemljine kore. Naučnici vjeruju da tektonski procesi, rastopljena magma, formiranje planinskih sistema duguju svoj izgled radioaktivnom raspadu i zagrijavanju crijeva. Na mjestima rasjeda, pomaka i rastezanja zemljine kore, okeanske depresije, radionuklidi su izašli na površinu i pojavila se mjesta sa snažnim jonizujućim zračenjem. Formiranje supernova imalo je uticaj i na Zemlju - nivo kosmičkog zračenja na njoj se deset puta povećao. Istina, supernove su se rađale otprilike jednom u stotinama miliona godina. Radioaktivnost Zemlje se postepeno smanjivala.

Trenutno je Zemljina biosfera još uvijek pod utjecajem kosmičkog zračenja, radionuklida raspršenih u čvrstim zemaljskim stijenama, oceanima, morima, podzemnim vodama, zraku i živim organizmima. Sveukupnost navedenih komponenti radijacijske pozadine (jonizujuće zračenje) obično se naziva prirodnom radioaktivnom pozadinom. Prirodna radioaktivnost uključuje nekoliko komponenti:

• kosmičko zračenje;
• radioaktivne supstance u unutrašnjosti zemlje;
• radionuklidi u vodi, hrani, vazduhu i građevinskim materijalima.

Prirodno zračenje je sastavni dio prirodno okruženje stanište. Čast njegovog otkrića pripada francuskom naučniku A. Becquerelu, koji je slučajno otkrio fenomen prirodne radioaktivnosti 1896. godine. A 1912. godine austrijski fizičar W. Hess otkrio je kosmičke zrake upoređujući jonizaciju zraka u planinama i na nivou mora.

Snaga kosmičkog zračenja nije ujednačena. Bliže zemljinoj površini, smanjuje se zbog zaštitnog atmosferskog sloja. Nasuprot tome, u planinama je jači, jer je zaštitni ekran atmosfere slabiji. Na primjer, u avionu koji leti nebom na visini od 10.000 metara, nivo radijacije premašuje zemaljsko zračenje skoro 10 puta. Najjači izvor radioaktivnog zračenja je Sunce. I ovdje nam atmosfera služi kao zaštitni ekran.

Prirodna radijacijska pozadina na raznim mjestima svijeta

Dozvoljena pozadina zračenja u različitim dijelovima svijeta značajno se razlikuje. U Francuskoj je, na primjer, godišnja doza prirodnog zračenja 5 mSv, u Švedskoj - 6,3 mSv, au našem Krasnojarsku samo 2,3 mSv. Na zlatnim plažama Guarapari u Brazilu, gdje godišnje odmara više od 30.000 ljudi, nivo radijacije je 175 mSv/godišnje zbog visokog sadržaja torijuma u pijesku. U toplim izvorima grada Ram-Ser u Iranu nivo radijacije dostiže 400 mSv/god. Poznato odmaralište Baden-Baden takođe ima povećanu radijacionu pozadinu, kao i neka druga popularna odmarališta. Radijacijska pozadina u gradovima je kontrolisana, ali to je prosječna brojka. Kako ne upasti u nevolje ako ne želite svoje zdravlje staviti na kušnju povećanom dozom prirodnih radionuklida? Indikator radioaktivnosti postat će vaš pouzdan stručnjak za putovanja.

Ispod pozadinsko zračenje Uobičajeno je razumjeti jonizujuće zračenje prirodnih izvora kosmičkog i zemaljskog porijekla, kao i vještačke radionuklide raspršene u biosferi kao rezultat ljudske aktivnosti. RF se sastoji od sljedećih komponenti:

Prirodna radijaciona pozadina(ERF) je jonizujuće zračenje iz prirodnih izvora vanzemaljskog (kosmičkog) i zemaljskog porijekla koje djeluje na osobu na površini Zemlje.

Tehnogenski modificirana radijacijska pozadina(TIRF) je jonizujuće zračenje izvora i radionuklida nastalo ili raspršeno u biosferi kao rezultat ljudske aktivnosti.

2. Prirodna radijaciona pozadina, karakteristike prirodnih izvora jonizujućeg zračenja zemaljskog i vanzemaljskog porekla

Izvor jonizujućeg zračenja NRF vanzemaljskog porijekla je primarno kosmičko zračenje , koji se u blizini Zemlje sastoji od galaktičko kosmičko zračenje(generisan u još uvek tačno nepoznatim, ali udaljenim od Zemlje objektima) i solarnih kosmičkih zraka. Prosječna energija kosmičkih čestica je oko 10 8 - 10 9 eV. Primarno kosmičko zračenje se sastoji uglavnom od protona (90%) i alfa čestica, tu su jezgra litijuma, berilija, bora i drugih. Tok elektrona je oko 1,5% fluksa svih kosmičkih čestica, pozitrona je 5 puta manje, a u maloj količini pronađeni su i gama kvanti.

Zemljino magnetsko polje značajno utiče na primarno zračenje, sprečavajući čestice niske energije da uđu u atmosferu. U magnetnom polju Zemlje postoje „zamke“, tj. područja prostora karakterizirana činjenicom da nabijene čestice ne mogu niti uletjeti u njih izvana, niti izletjeti iz njih. Magnetne zamke je prirodni rezervoar za akumulaciju nabijenih čestica (uglavnom protona i elektrona). Takve zone se nazivaju Zemljini radijacioni pojasevi.

Primarno kosmičko zračenje stupa u interakciju (ili, preciznije, apsorbira se) s atmosferom, što rezultira stvaranjem sekundarnog kosmičkog zračenja (koji se sastoji od piona, protona, neutrona, miona, elektrona i fotona) i kosmogeni radionuklidi koji utiču na osobu.

Intenzitet sekundarnog kosmičkog zračenja zavisi od debljine atmosfere. Kosmičko zračenje na nivou mora je oko 100 puta manje intenzivno nego na granici atmosfere i sastoji se uglavnom od miona, a sjeverni i južni pol primaju više jonizujućeg zračenja nego ekvatorijalne regije (zbog magnetnog polja Zemlje).

Kada kosmičke zrake djeluju na atmosferu, u njenim gornjim slojevima dolazi do različitih nuklearnih reakcija koje rezultiraju stvaranjem kosmogenih radionuklida. Od njih su od primarnog značaja tricijum (H-3), C-14, P-32, S-35, Be-7, Na-22 i Na-24.

Generalno, osoba koja živi na nivou mora prima 0,315 mSv/godišnje od izvora jonizujućeg zračenja vanzemaljskog porijekla, uključujući 0,3 mSv od vanjskog izlaganja i 0,015 mSv od unutrašnjeg izlaganja.

Nivoi zemaljskog zračenja nisu isti za različita mjesta na Zemljinoj kugli i zavise od koncentracije radionuklida u jednom ili drugom dijelu zemljine kore. Stijene vulkanskog porijekla - granit, bazalt - odlikuju se povećanim sadržajem radionuklida; znatno manje radioaktivnih elemenata u sedimentnim stijenama - krečnjaku, pješčaniku.

Većina visoki nivoi zemaljsko zračenje se opaža u Brazilu (na plažama primorskog odmarališta Guarapari - do 175 mSv / godišnje), u jugozapadnoj Indiji (monazitski pijesak bogat torijom). Poznata su i druga mjesta sa visokim nivoom radijacije, na primjer, u Francuskoj, u Nigeriji, na Madagaskaru. Područje skandinavskih zemalja i Engleske odlikuje se povećanim sadržajem radionuklida uranijumske serije.

Prema proračunima UNSCEAR-a, prosječna efektivna doza vanjskog zračenja koju osoba dobije godišnje od zemaljskih izvora prirodnog zračenja iznosi 0,35 mSv, uključujući 0,09 mSv zbog radionuklida serije uranijuma i 0,14 mSv zbog radionuklida serije torijuma. Proizvodi raspada uranijuma i torijuma kroz lance ishrane, kao i sa vazduhom i vodom, ulaze u ljudsko telo, izazivajući unutrašnju izloženost: zbog porodice uranijuma, efektivna doza je 0,95 mSv / godišnje, zbog porodice torija - 0,19 mSv/god. Prilikom unošenja radioaktivnih elemenata važno je uzeti u obzir njihovu rastvorljivost i, shodno tome, koeficijent apsorpcije.

Prirodne izvore jonizujućeg zračenja zemaljskog porijekla predstavljaju radionuklidi dvije grupe:

A. Radionuklidi uključeni u radioaktivnu seriju;

B. Radionuklidi koji nisu uključeni u radioaktivnu seriju.

3. Radon-222 (Rn-222) je glavni faktor koji doprinosi prirodnoj radioaktivnosti atmosferskog vazduha i nivoima izloženosti ljudi zbog prirodnih izvora zračenja. Radon prolazi kroz alfa raspad sa formiranjem Po-218, T 1/2 Rn-222 - 3,8 dana. Radon i njegovi kratkotrajni produkti raspadanja ulaze u organizam uglavnom preko respiratornih organa, ali mogu ući kroz gastrointestinalni trakt (prilikom pijenja radonske vode) i kroz kožu (prilikom radonskih kupki). Uklanjanje radona iz organizma, bez obzira na način njegovog unosa, vrši se uglavnom preko pluća.

Radon je bezbojni, nevidljivi inertni gas bez ukusa i mirisa, oko 7,5 puta teži od vazduha. Nastaje u procesu radioaktivnog raspada radionuklida serije uranijuma i torijuma. Postoje tri prirodna (prirodna) izotopa radona:

radon-222 (T 1/2 - 3,8 dana, serija raspada U -238);

radon-220 ili toron (T 1/2 - 55 sekundi, serija raspada Th-232);

radon-219 ili aktinon (T 1/2 - 4 sekunde, serija raspadanja U-235).

Svi izotopi radona su alfa emiteri, a daljnji raspad njihovih ćerki produkata je praćen emisijom i alfa i beta čestica. Većina radona i torona je fizički vezana za materijal u kojem se nalaze njihovi prekursori. Međutim, neki se mogu difundirati s mjesta formiranja u drugu sredinu. Zbog relativno dugog poluživota Rn-222 može se širiti na velike udaljenosti (unutar nekoliko metara). Migracija aktinona je ograničena na nekoliko milimetara i obično ne dopire do površine materijala. Mali dio torona može se izdvojiti i migrirati u roku od nekoliko centimetara. Stoga, s izuzetkom mjesta bogatih torijom, koncentracije Rn-219 i 220 su zanemarljivi u odnosu na Rn-222.

Glavni izvori radona su zemljište, građevinski materijali, podzemne vode, prirodni gas, ugalj, rudnici, deponije nastale tokom ekstrakcije fosfatnih đubriva, postrojenja, geotermalne elektrane i preduzeća nuklearnog goriva. Glavni izvori radona u atmosferi su tlo i prizemne stijene. Općenito, koncentracija radona i njegovih kćernih produkata raspadanja u zraku zavisi od mjesta, doba godine i dana, nadmorske visine i meteorološki uslovi. Sa geološke tačke gledišta, oko 40% teritorije Republike Bjelorusije je potencijalno opasno za radon. To je zbog plitke pojave granitnih stijena i rasprostranjena aktivne zone tektonskih rasjeda.

Koncentracija radona u zraku u zatvorenom prostoru uglavnom ovisi o četiri faktora:

aktivna i pasivna difuzija radona iz tla kroz temeljne i podrumske površine zgrada;

ispuštanje radona iz građevinskih materijala i proizvoda od kojih je zgrada izgrađena;

izdisanje radona iz vode i gasa;

uticaj klime, načina života, stepena ventilacije prostorije.

Mjere za smanjenje koncentracije radona u unutrašnjem zraku mogu biti temeljna izolacija stambenih prostorija od tla i tla, obično farbanje (smanjuje izlučivanje radona iz građevinskih materijala za 32-87%) i tapetiranje zidova, poboljšanje ventilacije stambenih prostorija i aktivna ventilacija podruma, korištenje materijala koji ispunjavaju zahtjeve radijacijske sigurnosti. Radon i njegovi proizvodi raspadanja značajno doprinose izloženosti ljudi. Glavni dio doze osoba prima u zatvorenom prostoru. Smatra se da je koncentracija radona u zatvorenom prostoru u umjerenim zonama u prosjeku 8 puta veća nego u vanjskom zraku. Koncentracija produkata raspadanja kćeri premašuje koncentraciju radona za više od 200 puta. Inhalacijski put ulaska u tijelo izotopa radona i njihovih kćernih produkata raspadanja smatra se najopasnijim.

Većina važni faktori koji utiču na formiranje doze za respiratorni trakt zbog radona i produkata njegovog raspadanja su:

koncentracija radona u zatvorenom prostoru;

faktor ravnoteže produkata raspadanja;

karakterizacija aerosola, njihovo zadržavanje i prečišćavanje u respiratornom traktu;

količina disanja;

vrijeme amortizacije kuće.

Trenutno se vjeruje da koncentracija radona od 20 Bq/m 3 povećava dozu zračenja za 1 mSv. Iz ove vrijednosti postaje očigledan problem radona. Štaviše, otkriveno je da doza za respiratorni trakt u velikoj meri zavisi od starosti. U dobi od oko 6 godina, ima maksimum i približno je 2,5 puta veća od doze formirane u dobi od 30 godina. Disanje na usta kod djeteta dovodi do većeg unosa radona nego disanje na nos, zbog čega je potrebno sanirati gornje disajne puteve kod djece. Pokazalo se da je udisanje radona praćeno neravnomjernom raspodjelom doze zračenja u ljudskim organima i tkivima. Postoje epidemiološki podaci o povezanosti radona s pojavom raka pluća i leukemije.

Odredimo procijenjenu godišnju dozu zračenja koju osoba stalno prima, a koju osigurava pozadina zračenja. I hajde da shvatimo da li se isplati plašiti se rendgenskog zraka, letenja avionom itd.

Oko nas postoji ogroman broj izvora zračenja, kako prirodnog tako i umjetnog porijekla, sa kojima svakodnevno živimo. Evo glavnih izvora i kakvog zračenja pružaju.

Radijacija u vazduhu

Najznačajniji izvor prirodnog pozadinskog zračenja nalazi se u zraku i to je radon, radioaktivni plin. Radon i njegovi izotopi, izvorni radionuklidi, proizvodi raspada daju prosječnu inhalabilnu dozu od 1.260 mikrosiverta (µSv) godišnje. U Rusiji, prosječna pojedinačna doza izloženosti prema podacima za 2001-2010. iznosi 1.980 μSv godišnje. To čini veliki dio ukupne doze zračenja koju čovjek u prosjeku primi iz prirodnih i umjetnih izvora. Radon je neravnomjerno raspoređen i njegova koncentracija ovisi o različitim faktorima. To je produkt raspada uranijuma, koji je prilično čest u zemljinoj kori, njegove najveće koncentracije su koncentrisane u rudonosnim stijenama. Radon curi iz ovih stijena u atmosferu, u podzemne vode ili u zgrade. Prilikom disanja, on i njegovi produkti raspadanja ulaze u pluća, gdje ostaju određenom periodu vrijeme. Postoje područja u kojima radon predstavlja značajnu opasnost po zdravlje. U zgradama u Skandinaviji, Sjedinjenim Američkim Državama, Češkoj i Iranu zabilježena je koncentracija radona koja je premašila prosječnu vrijednost za više od 500 puta.

Ovo je zračenje iz svemira, od Sunca i drugih zvijezda. Djelimično je odloženo zbog Zemljine atmosfere. Stoga, što je veća nadmorska visina, to je manje zraka dostupno da ga uhvati i kosmičko zračenje je veće. Doza zračenja varira od približno 250 μSv godišnje na nivou mora do 500 μSv godišnje na 1 km nadmorske visine. Približno ćemo uzeti dozu zračenja u iznosu od 390 μSv.

Kada leti avionom, osoba prima nešto povećanu dozu zračenja, obično je 5 μSv po satu leta. Prosječna dodatna doza zračenja za letačko osoblje je 2190 μSv godišnje.

Radijaciona pozadina Zemlje

Prisustvo radijacijske pozadine Zemlje povezano je sa zračenjem uranijuma, torija i drugih radioaktivnih tvari koje se nalaze u tlu. Prosječna vrijednost je oko 480 µSv godišnje, a ova vrijednost je znatno niža duž obala.

U Indiji i Brazilu, koji imaju visok nivo torijuma u tlu, doze mogu biti mnogo veće. U državama Kerala, Indija i Minas Gerais, Brazil, pozadina je oko 10.000 μSv godišnje.

zračenje u hrani

Proizvodi prirodno sadrže ugljik-14, koji je radioaktivan, radioaktivni izotop kalij-40 i druge radioaktivne izotope. Sa hranom i vodom čovjek dobije oko 290 μSv godišnje. Osim toga, neke biljke i životinje akumuliraju više radioaktivnih tvari u sebi, pa je, kada se konzumiraju, doza veća. Krompir, pasulj, orasi, sjemenke suncokreta imaju iznadprosječne nivoe radijacije. Osoba sadrži kalijum-40 (30 mg), ugljik-14 (10-8 g) i druge radionuklide. To dovodi do činjenice da svaka osoba ima i pozadinu zračenja.

Tehnogena radijaciona pozadina

Prema nekim procjenama, globalna prosječna izloženost ljudi vještačkom zračenju iznosi 600 μSv, prvenstveno zbog medicinskih procedura. Količina primljenog zračenja u velikoj mjeri ovisi o opremi i specifičnostima medicinske skrbi. AT različite zemlje to je drugačije. U SAD, na primjer, prosječna količina primljene izloženosti je mnogo veća, na 3.000 µSv godišnje. U Rusiji je mnogo manje.

• Tipičan rendgenski snimak prsa- 30 - 300 µSv.
• Rendgen zuba - 5 do 10 µSv.

Drugi antropogeni uzroci izloženosti radijaciji uključuju pušenje, radioaktivni građevinski materijal, istorijska testiranja nuklearnog oružja, nesreće u nuklearnim elektranama i rad nuklearne elektrane.

Roba široke potrošnje

Cigarete, građevinski materijal itd. takođe imaju pozadinsko zračenje. Cigarete sadrže polonijum-210, produkt raspadanja radona koji se nalazi u listovima duhana. Vrlo aktivni pušači koji puše 1,5 kutije dnevno primaju dozu zračenja od 60.000 μSv godišnje. Budući da dozu zračenja pušač prima lokalno u bronhima pluća, ona se ne može porediti s dozvoljenim brzinama zračenja, jer su one dizajnirane za djelovanje zračenja na tijelo u cjelini.

Po nekim procjenama potrošnja proizvoda za široku potrošnju iznosi 130 μSv godišnje.

Upotreba nuklearnog oružja

Povišen nuklearne eksplozije između 1940. i 1960. godine dovela do oslobađanja značajne količine radioaktivnih supstanci. Neka zagađenja je lokalna, neka se proširila po cijelom svijetu. Godine 1963. ovo zagađenje je dostiglo vrhunac. Dali su pozadinu od oko 150 μSv godišnje. I oni su činili oko 7% prosječne pozadine zračenja svih izvora. Do 2000. godine, globalna radijacijska pozadina povezana s ovim zagađenjima pala je na 5 μSv godišnje.

Nesreće u nuklearnim elektranama

U normalnim uslovima nuklearnih reaktora oslobađaju male količine radioaktivnih gasova koji stvaraju zanemarljiv nivo zračenja. Velika ispuštanja radioaktivnosti iz nuklearnih elektrana su izuzetno rijetka. Do sada su se dogodile dvije velike nesreće u nuklearnim elektranama - ovo je nesreća na nuklearna elektrana u Černobilu i Fukushima I. Ove nesreće su rezultirale značajnim zagađenjem okruženje.

Stanovnici pogođenih područja od nesreće u Černobilu primili su ukupnu dozu od 10.000 do 50.000 µSv tokom 20+ godina, pri čemu je većina doze primljena u prvim godinama nakon katastrofe. Likvidatori su primili dozu veću od 100.000 μSv. Od akutne radijacijske bolesti umrlo je 28 osoba. Sada je doza zračenja širom svijeta od nesreće u Černobilu oko 2 μSv.

Stanovnici pogođenih područja od nesreće u Fukušimi I primili su ukupnu dozu između 1.000 i 15.000 μSv. 167 likvidatora primilo je doze veće od 100.000 µSv, a njih 6 doze veće od 250.000 µSv.

Prosječna doza od nesreće u nuklearnoj elektrani Three Mile Island bila je 10 μSv.

Pored gore navedenih civilnih nesreća, bilo je nekoliko nesreća povezanih s vojnim postrojenjima, kao što je nesreća u Windscaleu, kontaminacija rijeke Techa nuklearnim otpadom iz proizvodnog udruženja Mayak i nesreća u Kyshtymu.

Radijacijska pozadina u nuklearnim elektranama koje rade

U blizini nuklearne elektrane u pravilu se stvara dodatna pozadina reda veličine 0,1 μSv godišnje (vrlo mala), prosječna doza koju primaju ljudi koji žive u blizini CHP elektrane na ugalj je tri puta veća!

Radijacija na radnom mestu

Međunarodna komisija za radiološku zaštitu (ICRP) preporučuje ograničavanje izloženosti zračenju na radnom mjestu na 50.000 µSv godišnje i 100.000 µSv tokom 5 godina.

Postoje i drugi izvori koje je stvorio čovjek, kao što je gledanje televizije, koje daje oko 10 μSv godišnje. Ostavimo 1% za druge izvore.

Kao rezultat toga, ispada da je radijaciona pozadina oko 3.300 µSv godišnje bez uzimanja u obzir uticaja medicinskih procedura (0,38 µSv na sat) i 3.900 µSv, uzimajući u obzir uticaj medicinskih procedura. Ali mora se uzeti u obzir da ove vrijednosti ​​veliko zavise od uslova terena, nadmorske visine itd., Dakle, svugdje postoji radijaciona pozadina.

Da li su rendgenski snimci i letenje avionom opasni?

Nivoi zračenja do oko 0,5 μSv na sat smatraju se sigurnim. Ali ljudi mogu tolerisati zračenje od 10 μSv na sat nekoliko sati bez mnogo štete po svoje zdravlje. Dakle, letenje avionom, koji daje dodatnih 5 μSv na sat, ne nanosi veliku štetu osobi, ali se ne preporučuje letenje duže od 72 sata mjesečno. Apsorbirana doza zračenja akumulirana u tijelu tokom života ne bi trebala prelaziti 100.000 -700.000 µSv.

Da li treba da se plašim rendgenskih zraka? Ako to radite jednom godišnje, tada je doza zračenja mala u odnosu na efekte drugih izvora zračenja i tijelo to može tolerirati. Pogotovo ako se studija provodi modernom opremom koja stvara minimalnu dozu zračenja od 30 µSv. I često rendgenski zraci izbjegavaju mnogo više štete nego što ovaj postupak može uzrokovati.

Ono čega se zaista treba bojati je visoka koncentracija radona u prostorijama, pa se moraju dobro provjetravati, posebno u prostorijama gdje je njegova koncentracija povećana.

Problemi životne sredine ocean. 5 prijetnji budućnosti

Sva živa bića koja naseljavaju našu planetu stalno su izložena jonizujućem zračenju kroz spoljašnje i unutrašnje izlaganje prirodnim (i prirodnim radioaktivnim supstancama) i veštačkim (otpad nuklearne industrije, radioaktivni koji se koriste u biologiji, medicini, itd.). poljoprivreda itd.) izvori jonizujućeg zračenja. One. Razvoj života na Zemlji odvijao se i odvija se u prisustvu pozadinskog zračenja.

Ispod pozadinsko zračenje Uobičajeno je razumjeti iz prirodnih (prirodnih) izvora kosmičkog i zemaljskog porijekla, kao i iz vještačkih radionuklida raspršenih u biosferi kao rezultat ljudske aktivnosti. Radijaciona pozadina je uzrokovana faktorima okoline i ne uključuje one koji rade sa izvorima jonizujućeg zračenja, kao ni zračenje koje se koristi u dijagnostičke i terapeutske svrhe.

Postoje prirodna pozadinska radijacija, veštačka radijaciona pozadina, tehnološki modifikovana (povećana) radijaciona pozadina. Svi izvori pozadinskog zračenja podijeljeni su u dvije glavne grupe: prirodne i umjetne.

Prirodno pozadinsko zračenje (NRF) je glavna komponenta pozadinskog zračenja. NRF izvori su oni koji deluju na čoveka na površini Zemlje iz spoljašnjih prirodnih izvora nezemaljskog porekla (kosmičko zračenje), spoljašnjih prirodnih izvora zemaljskog porekla (prisutni u zemljinoj kori, vodi, vazduhu), kao i iz unutrašnjih izvora (tj. prirodnog porijekla radionuklida, koji se nalaze u ljudskom tijelu). Većina prirodnih izvora je takva da je potpuno nemoguće izbjeći izloženost njima. 78% naše izloženosti primamo iz prirodnih izvora zračenja.

Osoba je izložena zračenju na dva načina:

1. Eksterno izlaganje – izlaganje od izvora radioaktivnog zračenja izvan tijela. Mogu ga proizvesti sve vrste zračenja, ali samo gama i rendgensko zračenje, brzi i spori neutroni, su od praktične važnosti. beta zračenje. Alfa zračenje s obzirom na zanemarljivu prodornu moć od praktične važnosti nije.

2. Unutrašnje izlaganje – potiče od izvora radioaktivnog izlaganja (radioaktivne supstance) koji se nalazi unutar tela. Nastavlja se kontinuirano sve dok se radioaktivna tvar u tijelu ne raspadne ili ukloni iz tijela. u velikoj mjeri zavisi od raspodjele radioaktivne tvari u tijelu, od prirode zračenja (L-, β-, γ - emiter), energije zračenja, vremena poluraspada i poluraspada.

Prirodna radijacijska pozadina sastavni je faktor vanjskog okruženja i igra značajnu ulogu u životu čovjeka. prirodno radioaktivnih elemenata dio su Zemlje od njenog formiranja. Evolucijski razvoj pokazuje da se u uvjetima prirodnog pozadinskog zračenja osiguravaju optimalni uvjeti za vitalnu aktivnost biljaka, životinja i ljudi. Sposobnost radioaktivnog zračenja da izazove mutacije vjerovatno je bio jedan od glavnih razloga evolucije vrste da unaprede svoju organizaciju.

Prirodna pozadina zračenja na Zemljinoj površini nije striktno konstantna vrijednost. Njegove promjene povezane su s globalnim i lokalnim anomalijama. Oni su uzrokovani cikličnim kolebanjima kosmičke pozadine i sličnim procesima koji su dobili karakter globalnih katastrofa.

Lokalne anomalije se primjećuju u određenim regijama Indije, Brazila, Irana, Egipta, kao iu Sjedinjenim Državama, Francuskoj, zemljama ZND (uključujući Ukrajinu). Oni su rezultat geoloških procesa kada su se, kao rezultat intenzivne vulkanske aktivnosti i izgradnje planina, teški prirodni radionuklidi, prvenstveno uranijum i torijum, kao i produkti njihovog raspadanja, preselili iz utrobe na površinu Zemlje. Stoga neki stanovnici Zemlje primaju značajnije doze od drugih, ovisno o tome gdje žive. Tamo gdje se javljaju radioaktivne stijene, nivo radijacije (radijaciona pozadina) je mnogo veći od prosječnih vrijednosti, na drugim mjestima može biti shodno tome niži od prosječnih vrijednosti. U Bjelorusiji, prosječna izloženost iz prirodnih izvora iznosi 2,4 mSv/god. U nekim regijama Brazila ova doza dostiže 10 mSv godišnje, au državi Kerala (Indija) čak i do
28 mSv/god.

Doza zračenja zavisi i od načina života ljudi. Upotreba određenih građevinskih materijala (azbest), korištenje prirodnog plina za kuhanje i zaptivanje prostorija povećavaju izloženost prirodnim izvorima.