Sub fundal de radiațiiînțeles în mod obișnuit ca radiații ionizante din surse naturale de origine cosmică și terestră, precum și din radionuclizi artificiali dispersați în biosferă ca urmare a activităților umane.

Fondul de radiații afectează populația globului, având un nivel relativ constant. Există radiații de fond naturale (naturale), fond de radiații naturale modificate tehnologic, fond de radiații artificiale.

Fundal de radiații naturale este o radiație ionizantă care afectează o persoană de pe suprafața Pământului din surse naturale de origine cosmică și terestră.

Fond de radiații naturale modificat tehnologic

este radiațiile ionizante din surse naturale care au suferit anumite modificări ca urmare a activității umane, de exemplu, radiațiile de la radionuclizi naturali care intră în biosferă împreună cu minerale extrase din interiorul Pământului din intestinele sale, ca urmare a produselor de ardere a combustibililor fosili. pătrunderea în mediu, radiațiile în încăperi construite din materiale care conțin radionuclizi naturali.

Fundal de radiații artificiale datorită radioactivității produselor exploziilor nucleare, deșeuri energie nucleara si accidente.

Măsura radiației de fond este rata dozei de expunere, în timp ce geofizica înseamnă rata dozei absorbite în aerul de pe sol datorită surselor externe de radiații.

Pentru comoditatea comparării eficacității biologice și a evaluării riscului de efecte pe termen lung în diferite tipuri de expunere, inclusiv în cazuri de expunere neuniformă, dozele datorate radiațiilor de fond sunt adesea exprimate în termenii așa-numitei doze efective - un concept condiționat care caracterizează doza calculată de expunere externă uniformă a întregului organism, adecvată pentru riscul apariției unor consecințe stocastice la distanță ale unei doze reale absorbite într-un anumit organ.

9.1. Fundal de radiații naturale

Sursele naturale de radiații ionizante care formează fondul natural de radiație sunt împărțite în surse externe de origine extraterestră (radiații cosmice); surse externe de origine pământească, adică radionuclizi prezenți în scoarța terestră, apă, aer; surse interne, de ex. radionuclizi de origine naturală conținuți în corpul uman.

Razele cosmice sunt un flux de particule nucleare care vin la suprafața pământului de la diverse zone spațiul mondial este așa-numita radiație cosmică primară. Energia medie a particulelor cosmice este de 10 10 eV. În fluxul general de particule, există particule cu un nivel de energie mult mai scăzut și particule cu energii de până la 10 19 eV. Radiația cosmică primară este formată din protoni (92%), particule α (nuclee de heliu 7%), nuclee de atomi de litiu, beriliu, carbon, azot și oxigen (0,78%) și nuclee de atomi, a căror sarcină

mai mult de 10 (0,22%).

Când particulele cosmice cad pe suprafața Pământului, ele interacționează cu atomii și moleculele atmosferei. Există o radiație cosmică secundară; în acest caz, procesele de interacțiune electron-foton și electron-nuclear sunt cele mai semnificative. În procesul electron-foton, particulele încărcate, interacționând cu câmpul nucleului atomic, dau naștere la fotoni, care formează perechi de electroni și pozitroni. Aceste particule, la rândul lor, dau naștere la noi fotoni. Procesul în cascadă al unei creșteri asemănătoare unei avalanșe a numărului de particule și fotoni continuă până când energia lor devine suficientă.

exact mic și nu se pierde prin ionizarea și excitarea atomilor și moleculelor de aer.

Procesul electron-nuclear se datorează interacțiunii particulelor cosmice primare, a căror energie nu este mai mică de 3×10 9 eV, cu nucleele atomilor din aer. În acest caz, un număr de noi particule apar simultan - protoni și neutroni (fragmente de nucleu) și π-mezoni de trei tipuri: încărcate negativ, purtători sarcină pozitivăși neîncărcat. π-mezonii încărcați (masa π-mezonilor în raport cu masa unui electron este de 273) se descompun (durată medie de viață - 2,5?10 -8 s) în μ-mezoni mai stabili (masă - 207 unități) și neutrini; π-mezonii neutri la rândul lor (τ = 2,5?10 -16 s) se descompun în 2 fotoni, iar μ-mezonii - în electroni, pozitroni și neutrini. Astfel, radiația cosmică secundară este formată din electroni, neutroni, mezoni și fotoni. Pe măsură ce ne apropiem de suprafața Pământului, intensitatea radiației cosmice primare scade, iar intensitatea radiației secundare atinge un maxim la o altitudine de 20-30 km; la o altitudine mai mica, procesele de absorbtie a acestui tip de radiatii prevaleaza asupra proceselor de generare a acestuia. La nivelul mării, intensitatea radiației primare este de aproximativ 0,05% din valoarea inițială. Radiația secundară este formată din mezoni (80%) și electroni (20%). De menționat că nivelul radiației cosmice depinde într-o anumită măsură de latitudinea geomagnetică, crescând de la ecuator la poli (până la 14% la nivelul mării). În tabel. 29 arată intensitatea radiației cosmice în funcție de latitudine și înălțime deasupra nivelului mării.

Tabelul 2 9.Intensitatea razelor cosmice pentru latitudini medii și ecuator, precum și diferite altitudini deasupra nivelului mării

Radioactivitatea naturală se datorează radionuclizilor de origine naturală, prezenți în toate învelișurile Pământului: litosferă, hidrosferă, atmosferă și biosferă. Elementele radioactive pot fi împărțite condiționat în trei grupuri:

Radionuclizi care fac parte din familiile radioactive ai căror strămoși sunt uraniul (238 U), toriul (232 Th) și actinouraniul (235 Ac) (degradarea familiilor de uraniu, toriu și actinouraniu este prezentată în Schema 1);

Elemente radioactive neincluse în familiile 40 K, 48 Ca, 87 Rb etc.;

Izotopi radioactivi care apar continuu pe Pământ ca urmare a reacțiilor nucleare sub influența razelor cosmice. Cele mai importante dintre acestea sunt carbonul (14 C) și tritiul (3 H).

Schema 1.Dezintegrarea familiilor de uraniu (a), toriu (b), actinouraniu (c)

În tabel. 30 prezintă date care caracterizează amploarea activității specifice a principalilor izotopi radioactivi și a elementelor care conțin acești izotopi în compoziția lor.

Tabelul 30Caracterizarea principalilor izotopi radioactivi naturali

Pe lângă cele enumerate în tabel. 30 de izotopi radioactivi, produși de descompunere ai familiilor radioactive, în principal radon, toron și actinon, participă la formarea fondului natural.

Principala sursă de radionuclizi naturali care intră în mediul înconjurător, care sunt acum larg distribuite în toate învelișurile Pământului, sunt rocile, a căror origine este indisolubil legată de includerea în compoziția lor a tuturor elementelor radioactive care au apărut în timpul formării și dezvoltării planeta. Datorită proceselor distructive continue de natură meteorologică, hidrologică, geochimică și vulcanică, radionuclizii au fost dispersați pe scară largă.

Indiferent cât de multă materie terestră am lua, întotdeauna putem găsi câteva zeci de elemente chimice. Multe elemente pot fi găsite sub formă de urme - în cantități neglijabile. De exemplu, în aer există cel mai rar gaz -

xenon, care este doar patru sute de miimi de procent (în masă). Cu toate acestea, fiecare centimetru cub de aer conține aproximativ un miliard de atomi de xenon. În apa oceanelor în formă dizolvată, există până la 50 de elemente diferite. Atomii fiecăruia dintre ei pot fi găsiți într-o picătură de apă.

În ciuda conținutului neglijabil de elemente individuale din apa mării, acestea pot avea un impact semnificativ, intrând în procese biogeochimice care au loc continuu aici. De exemplu, manganul conținut în apa de mare în cantitate de o zece milioane de procente ca urmare a proceselor biogeochimice a contribuit la depunerea a multor milioane, ca, de exemplu, în Chiatura (Georgia). Observăm același fenomen (împrăștiere) în roci. Chiar și cel mai pur cristal de rocă minerală conține milioane de atomi de alte elemente în 1 g.

Este important ca pentru o serie de elemente, a fi în natură într-o formă difuză este o stare caracteristică. Aceste elemente includ toți radionuclizii naturali.

În prezent, există un echilibru relativ între intrarea radionuclizilor în sfera de circulație și cantitatea acestora care este eliminată din aceasta. proces dinamic datorită formării rocilor sedimentare şi a descompunerii radioactive. În aceste procese, apa joacă rolul principal ca solvent universal. În contact cu materialul roci în timpul filtrării prin fisuri și pori, apa se dizolvă și aduce o serie de elemente atât stabile, cât și radioactive din adâncurile scoarței terestre la suprafața sa. În plus, apa poartă cu ea particule de rocă și le depune sub formă de sedimente la o distanță considerabilă de locul eroziunii primare. Masa de materie în suspensie transportată, inclusiv radionuclizi, de exemplu, numai de apa râului este destul de semnificativă. În tabel. 31 oferă o descriere a acestui fenomen pentru râuri individuale.

Cu apa râurilor se realizează o cantitate semnificativă de substanțe dizolvate. Deci, doar un r. Mississippi eliberează anual aproximativ 136 de milioane de tone de diverse săruri dizolvate în oceanele lumii. Ca urmare a acestor procese, care au loc pe planeta noastră de multe milioane de ani, s-a dovedit că apele oceanelor conțin o cantitate cu adevărat uriașă de elemente radioactive naturale în stare dizolvată. Deci, în apa Oceanului Pacific

conține aproximativ 2,95 miliarde de tone 40 K, ceea ce corespunde unei activități de aproximativ 7,4 × 10 20 Bq.

Tabelul 31Eliminarea anuală în mare a materialelor în suspensie (scurgere solidă) și a acestora activitate totală(după M.A. Velikanov și L.A. Pertsov)

Un loc semnificativ în procesele de migrare și circulație a radionuclizilor în natură îl ocupă flora și fauna.

Majoritatea elementelor radioactive naturale sunt conținute în rocile care formează grosimea scoarței terestre. Concentrațiile medii de potasiu, toriu, uraniu și radiu din acestea sunt prezentate în tabelul 1. 32.

Tabelul 32Conținutul mediu de potasiu, toriu, uraniu și radiu în rocile pământului, %

Cantitatea de elemente radioactive conținute în sol este determinată în mare măsură de concentrația de radionuclizi din roca-mamă. Solurile derivate din produsele de distrugere a rocilor magmatice acide conțin relativ mai mult uraniu, radiu, toriu și potasiu decât solurile formate din roci ultramafice și bazice. Solurile argiloase datorită conținutului ridicat de fracții coloidale, bine absorbante și reținătoare

viaţă izotopi radioactivi, este întotdeauna mai bogat în elemente radioactive decât cele nisipoase. Astfel, conținutul de uraniu din orizontul superior al solului din Muntele Rusiei Centrale variază de la 1 × 10 -5 la 1,8 × 10 -4%, toriu - de la 2,3 × 10 -4 la 14 × 10 -4%, potasiu - de la 0,3 până la 2,6%.

De regulă, nu există un echilibru în sol între precursor și nuclidul fiu din cauza lor inegală. proprietăți chimice. În același timp, peste tot se observă un exces (față de 226 Ra) de 210 Pb în orizontul superior al solului (0–5 cm), iar excesul de 210 Pb în orizontul superior al solului variază foarte mult. Se crede că principalul motiv pentru acumularea de 210 Pb în straturile superioare ale solului este precipitațiile atmosferice cauzate de precipitațiile atmosferice și precipitațiile „uscate”.

În anumite regiuni ale globului există zone cu un conținut ridicat de elemente radioactive în roci și soluri, de exemplu, regiunile Pamir și Tibet, teritoriile Braziliei, Indiei, Franței și Rusiei. Astfel, în India, în statul Kerala, pe al cărui teritoriu trăiesc aproximativ 100 de mii de oameni, conținutul de toriu și produsele sale fiice este ridicat (până la 0,1%); în statul Rio de Janeiro (Brazilia), în zona nisipurilor monazite, unde trăiesc până la 50 de mii de oameni, conținutul de ThO2 în nisipuri ajunge la 6,15%; în regiunile Franței, Pamir și Tibet, conținutul de uraniu și radiu din rocile vulcanice este ridicat. De mare interes este nivelul radionuclizilor din materialele de construcție din diverse roci; sunt foarte diverse în ceea ce priveşte conţinutul de elemente radioactive naturale. Activitate specifică materiale de construcții prezentat mai jos.

Radioactivitate naturală în aer

Se datorează prezenței radionuclizilor care apar în atmosferă ca urmare a expunerii la radiații cosmice, a gazelor radioactive provenite din straturile superioare ale scoarței terestre și a produselor fiice ale acestora, radionuclizi, ca urmare a activității umane etc.

Radionuclizii sub influența radiațiilor cosmice își datorează originea radiației cosmice secundare, care are în compoziția sa neutroni de diferite energii. Majoritatea neutronilor, interacționând cu nucleele de azot ale aerului, dau naștere carbonului radioactiv - 14 C. De remarcat că astfel de procese se observă doar la o altitudine de peste 9000 m deasupra nivelului mării. Ca urmare a impactului radiațiilor cosmice asupra azotului atmosferic, pe planeta noastră se produc anual aproximativ 10 kg de 14 C, iar cantitatea totală a acestuia în atmosfera planetei este de aproximativ 80 de tone.Carbonul radioactiv s-a format în straturile superioare ale atmosferei, combinarea cu oxigenul dă dioxid de carbon, care este inclus în ciclul obișnuit de schimb de carbon între atmosferă, hidrosferă, sol și lumea organică. De-a lungul unei perioade de secole, carbonul radioactiv a fost distribuit uniform în izotopi stabili, iar concentrația de echilibru în amestecul de izotopi este de aproximativ 0,3 Bq la 1 g. Aceasta corespunde concentrației de carbon radioactiv din aerul atmosferic, egală cu 4,8. × 10 -5 Bq/l.

Un alt izotop radioactiv care apare sub influența radiațiilor cosmice este tritiul (3 H), care se formează în principal prin reacțiile 14 N (n, 3 H) 12 C și 16 O (p, 3 H) 14 O. Datorită aceleași motive care au dus la distribuirea pe scară largă a 14 C, conținutul de tritiu în mediu în ansamblu este constant și foarte mic și ajunge la 10 -14 în raport cu hidrogenul stabil.

Sub influența radiației cosmice apar și beriliu-7, beriliu-Yu, fosfor-32, sulf-35 și alte elemente radioactive. Acestea din urmă au o contribuție și mai mică la doza de expunere de fond a unei persoane în comparație cu tritiul, deci nu au nicio semnificație igienică.

La gazele radioactive care provin din straturile superioare suprafața pământului, includ emanații care decurg din dis-

o picătură de produse fiice de uraniu (222 Rn), toriu (220 Rn) și actiniu (219 Rn). Viteza de formare a emanației în roci depinde de conținutul strămoșilor serii radioactive din acestea. Fiecare dintre izotopii gazoși rezultați difuzează într-o oarecare măsură în aerul atmosferic. În același timp, desigur, radonul, toate celelalte lucruri fiind egale, are o posibilitate mai mare de a scăpa în atmosferă decât toronul și actinonul, deoarece timpul său de înjumătățire este de 3,8 zile, în timp ce timpul de înjumătățire al toronului este de 54 s, iar cel al actinonului este de 3,9 s . Conținutul de emanații în sol crește odată cu adâncimea și atinge valori constante la o adâncime de 5 m. Viteza de intrare a emanațiilor radioactive în aerul atmosferic depinde de o serie de motive: difuzia gazelor din sol în direcția scăderii concentrația, fluxurile de convecție ale maselor de aer ca urmare a încălzirii suprafeței pământului din cauza radiației solare, modificări ale presiunii barometrice, adâncimea de îngheț a solului, grosimea stratului de zăpadă etc.

Fluxul emanației în aer crește odată cu scăderea presiune atmosfericăși scade la aproape 0 în timpul topirii zăpezii și formării gheții. Sunt sărbătorite fluctuații sezoniereîn timpul aportului de radon cu un minim iarna și un maxim vara.

Ca urmare a fluxului continuu de gaze radioactive din sol în atmosferă, cele mai mari concentrații ale acestora se găsesc în stratul de suprafață, iar conținutul lor scade odată cu înălțimea.

În aerul regiunilor, ale căror roci conțin o cantitate crescută de radionuclizi, concentrațiile de emanație sunt crescute și, dimpotrivă, acestea scad pe suprafețele compuse din materiale sărăcite în izotopi radioactivi. Astfel, activitatea aerului atmosferic peste uscat în termeni de radon este în medie de 4,8?10 -3 Bq/l, peste ocean în apropiere de coastă - 1,4?10 -3 Bq/l, iar peste ocean departe de coastă - 3,5'10 -5 Bq/l. În aerul atmosferic, conținutul de toron este mult mai mic (de 10-100 de ori) decât cel de radon. O contribuție și mai mică la activitatea totală a aerului o are actinonul, ca urmare a duratei de viață scurte și a abundenței relativ scăzute a elementului părinte, actinouraniul.

În timpul dezintegrarii, emanațiile radioactive dau naștere la aerosoli activi cu viață scurtă și lungă (izotopi de poloniu, bismut și plumb). Datele unui număr de autori indică faptul că activitatea α a aerului pentru produsele de emanație de scurtă durată este în medie (1,8-2,5) × 10 -3 Bq / l, activitatea β - 22,2 × 10 -3 Bq / l . Activitatea specifică a produselor de descompunere cu viață lungă a radonului este mai mică: pe uscat în 210 Bi variază de la 1,1 × 10 -7 la 14,8 × 10 -7 Bq / l, iar în 210 Ro - (2,5-5,5)? 10 - 8 Bq/l.

Pe lângă aerosolii radioactivi rezultați din degradarea emanației, stratul de suprafață al atmosferei conține și alte particule radioactive de origine naturală: particule ridicate de vânt de la suprafața pământului și particule formate la uscarea picăturilor. apa de mare. Deci, potrivit lui L.A. Pertsov, masa totală de aerosoli generată de întregul ecuator al Oceanului Mondial este de (5-7)?10 7 t/an, iar activitatea lor totală la 40 K este de aproximativ 17 PBq. Acești aerosoli

mai conțin toriu și alți izotopi radioactivi, dar, în general, activitatea specifică a aerului datorită acestui grup de aerosoli radioactivi este nesemnificativă. De asemenea, trebuie menționat că în aerul orașelor cu trafic intens și industrie dezvoltată, radioactivitatea prafului se datorează potasiului, iar radioactivitatea fumului se datorează izotopilor de potasiu și carbon. În sfârșit, observațiile anii recenti s-a constatat că conținutul relativ de carbon este ceva mai scăzut în atmosfera orașelor industriale decât în ​​zonele rurale. Acesta din urmă se explică prin faptul că combustibilii fosili sunt arse în orașe, în care conținutul de carbon radioactiv datorită dezintegrarii sale naturale este mai mic decât în ​​biosferă.

ape meteoricesunt de obicei slab active și conțin urme de 3 H, 14 C, 7 Be, rezultate din interacțiunea radiațiilor cosmice cu atomii și moleculele aerului atmosferic, precum și 40 K, 238 U, care fac parte din sărurile solubile care intră. atmosfera datorită eroziunii eoliene (eoliene) a suprafeţei pământului.

Radioactivitate panza freatica depinde de condițiile lor. Prin natura apariției, apele subterane pot fi apele din primul acvifer (uneori sunt numite ape subterane), care se acumulează pe primul strat rezistent la apă de la suprafață, și apele interstratificate, situate între straturile rezistente la apă în grosimea sedimentelor. stânci. Compoziția radiochimică a apelor subterane este afectată de cantitatea de radionuclizi solubili conținută în compoziția solului spălat de această apă. În plus, concentrația de izotopi radioactivi în apa primului acvifer este influențată de condițiile climatice și meteorologice. Astfel, radioactivitatea acestei ape la 40 K în Stepa Foametă ajunge la 207 Bq/l, în stepele Fergana - 36 Bq/l, iar în Karelia - 8,5 Bq/l. În apele adânci și

mai mineralizate decât cele de suprafaţă, se produce o creştere proporţională a activităţii specifice cu creşterea concentrația totală săruri. Radioactivitatea apelor subterane se datorează în principal prezenței a 40 K, 226 Ra și 222 Rn. Apele subterane din rocile sedimentare au cea mai mică activitate, ele sunt cel mai adesea folosite pentru alimentarea cu apă a populației, deoarece conțin uraniu în medie 5 × 10 -6 g / l, radiu 7,4 × 10 -2 Bq / l și radon 1,85 Bq / l. Apele rocilor magmatice acide, de exemplu, apele granitelor fracturate, au o activitate mai mare pentru aceste elemente si pot contine o cantitate crescuta de 226 Ra - pana la 3,7 Bq/l - apele statiunilor Tskhaltubo, Istisu in Transcaucazia, 222 Rn 48 Bq/l - stațiunile acvatice Belokurikha, Zheleznovodsk etc.

Concentrații mari de radiu și uraniu se găsesc în apele interstratale ale regiunilor cu petrol.

Radioactivitate apele rezervoarelor deschise de pământ depinde de compoziție chimică rasele și condițiile climatice. Gradul de radioactivitate al apei râului este determinat de tipul de alimentare a râului - de suprafață sau de sol, iar tipul de alimentare, la rândul său, este influențat de schimbarea anotimpurilor și a factorilor meteorologici. De regulă, apele de suprafață (ploaie, ghețar, zăpadă) conțin relativ mai puțini radionuclizi, prin urmare, în perioada de inundație, radioactivitatea apei râului este mai scăzută. În ape joase, în perioada de hrănire a râurilor, în principal datorită apelor subterane, activitatea specifică a apei crește. Iarna, radonul și toronul se acumulează în apa râurilor acoperite cu gheață. Radioactivitatea apei râului se datorează în principal prezenței a 40 K, 226 Ra, iar conținutul de 40 K variază de la 3,7?10 -2 la 0,6 Bq/l, uraniu - de la 2?10 -8 la 510 -5 g / l, radiu - de la 9,2?10 -3 la 7,4?10 -2 Bq/l.

Radioactivitate apa lacului depinde de activitatea apei afluenților și a apelor subterane care alimentează lacurile. În regiunile nordice, activitatea apei lacurilor este apropiată de cea a râurilor. În regiunile sudice, unde evaporarea apei din lacuri depășește scurgerea din acestea, sărurile se acumulează și, în consecință, activitatea apei crește. Astfel, activitatea specifică a apei din regiunile centrale ale Kazahstanului la 40 K se ridică la 3,7 Bq/l și mai mult, radioactivitatea apei din lacurile sărate este deosebit de ridicată, unde ajunge la 370 Bq/l.

Apele mărilor și oceanelor în funcție de condițiile hidrologice și climatice, acestea diferă în compoziția sării. Anumit

sunt detectate şi fluctuaţii în compoziţia radionuclizilor. Activitatea apei de mare și ocean la 40 K este în intervalul 11-18 Bq / l, la 238 U - 2 × 10 -6 g / l, la 226 Ra - (2,2-3,7) × 10 -2 Bq / l.

Radioactivitatea florei și faunei

Radioactivitatea lumii vegetale și animale se datorează aproape tuturor acelor izotopi radioactivi care apar în natură și toți pot fi împărțiți condiționat în două grupuri.

Primul grup, relativ mic, ar trebui să includă astfel de izotopi radioactivi care sunt amestecați cu elemente stabile care sunt implicate activ în metabolism și asigură funcționarea tuturor organelor și sistemelor materiei vii (de exemplu, 40 K, 14 C, 3 H). . În acest sens, conținutul de izotopi ai acestui grup în organisme depinde de gradul de acumulare a elementelor stabile. De exemplu, mazărea conține 0,9% potasiu, iar untul - 0,014%, astfel încât activitatea specifică a mazărei datorită 40 K este de 274 Bq / kg, iar untul - 3,7 Bq / kg.

Alți izotopi radioactivi (de exemplu, 238 U, 226 Ra, 232 Th, 210 Pb, 210 Po) pot fi atribuiți unui astfel de grup, a cărui semnificație în procesele metabolice nu este în prezent bine înțeleasă. Rezultatele multor studii indică faptul că conținutul acestui grup de izotopi în organismele vegetale și animale depinde de concentrația acestora în mediu. Deci, în cenușa plantelor crescute pe sol obișnuit, conținutul de uraniu este în medie de 3×10 -4 g/kg, iar în cenușa plantelor care crește pe sol îmbogățit cu uraniu este de 2×10 -3 g/kg. . În plus, trebuie remarcat faptul că eficiența relativă de acumulare a izotopilor radioactivi din acest grup scade odată cu o creștere bruscă a conținutului acestora în mediu.

Din primul grup de izotopi, izotopul de potasiu - 40 K ocupă locul principal în ceea ce privește amploarea activității generate.Cantitatea de potasiu din organismele vegetale este de 3-10 ori mai mică decât conținutul său în scoarța terestră. Chiar mai puțin decât în ​​roci, potasiu (de 10-15 ori) în corpul animalelor. În tabel. 33 prezintă conținutul de potasiu și activitatea specifică la 40 K a unor produse alimentare de origine vegetală și animală.

Tabelul 33Conținutul de potasiu și radioactivitatea specifică la 40 K a produselor alimentare individuale de origine vegetală și animală

Radioactivitatea specifică a biomasei pentru carbohidrați este cu un ordin de mărime mai mică decât pentru 40 K, iar activitatea pentru tritiu este neglijabilă.

Principalii izotopi ai celui de-al doilea grup conținuți în plante și animale sunt 226 Ra, 210 Pb, 210 Rho, precum și izotopii de uraniu și toriu. Activitatea specifică a 210 Rb și 210 Rho în hrana pentru plante variază de la 0,02 la 0,37 Bq/kg. Conținutul diferit al acestor nuclizi în produsele de origine vegetală se datorează suprafeței diferite de sorbție a plantelor. Conținutul de 210 Pb și 210 Rho în ceai este deosebit de ridicat (până la 30,5 Bq/kg). În produsele alimentare de origine animală, activitatea specifică a 210 Pb variază de la 13,7 mBq (lapte) la 0,18 Bq/l, iar 210 Rho - de la 3,3 (lapte) la 0,13 mBq/kg (carne de vită). În medie, dieta zilnică a unui locuitor din latitudinile mijlocii ale Rusiei conține aproximativ 0,22 Bq 210 Rho, cu un raport de 210 Rho / 210 Pb egal cu 0,73.

Potrivit oamenilor de știință ruși, conținutul de uraniu este cu un ordin de mărime mai mare în Produse alimentare de origine vegetală decât de origine animală. Deci, în pâinea de grâu, conținutul de uraniu este în medie de 4,1 × 10 -7%, în hrișcă - 4,2 × 10 -7%, în carne de vită - 1,4 × 10 -8%, în pește - 1,1 ?10 -8%, în lapte - 4-10 -9%.

Radioactivitatea totală a plantelor și țesuturilor animale datorată emițătorilor α este de 0,37 și, respectiv, 0,037 Bq/kg.

Astfel, principala sursă de radionuclizi naturali care pătrund în corpul uman este alimentația, care este dominată de produsele de origine vegetală.

Radioactivitatea corpului uman

Radioactivitatea corpului uman se datorează prezenței în organism a tuturor acelor izotopi radioactivi care se găsesc în biosferă. Conținutul aproximativ al celor mai comuni radionuclizi este prezentat în tabel. 34.

Radioactivitatea întregii serii de uraniu și toriu cu produse fiice este de aproximativ 10 ori mai mare. Atunci când se evaluează conținutul de radionuclizi în organele și sistemele umane individuale, este necesar să se ia în considerare în primul rând radioactivitatea datorată prezenței izotopilor (potasiu, carbon și hidrogen), care fac neapărat parte din structurile vii și fără de care existența un organism este imposibil.

Tabelul 34Conținutul de radionuclizi naturali din corpul uman

Conținutul total de potasiu din corpul unui adult (cu o greutate de 70 kg) este de 0,19% (130 g). Țesuturile și organele cu activitate funcțională ridicată sunt deosebit de bogate în potasiu; muschii scheletici, tesutul nervos, inima, ficatul, splina etc. Principalul depozit de potasiu din organism este tesutul muscular. Având în vedere faptul că 40 K apare în natură într-un amestec cu izotopi stabili într-o cantitate de 0,0119%, radioactivitatea specifică a organelor și țesuturilor corpului uman la 40 K este determinată de conținutul unui izotop stabil din acestea ( Tabelul 35).

Tabelul 35Conținutul de potasiu și 40 K în organele și țesuturile individuale ale unei persoane

După cum au arătat rezultatele multor studii, conținutul de potasiu și, în consecință, 40 K din corpul uman depinde de sex, vârstă, greutate corporală, natura activității musculare etc. Conținutul de potasiu din mușchi este de obicei mai mare la bărbați decât la femei, mai mare la persoanele care efectuează muncă fizică grea. modificări distrofice în tesuturi moiîn timpul îmbătrânirii

nizma sunt însoțite de o scădere a nivelului de potasiu. Astfel, abaterile concentrației de potasiu în organele și sistemele indivizilor în comparație cu datele de mai sus pot fi destul de semnificative și pot ajunge la 150-200% sau mai mult.

Conținutul total de carbon din corpul unui adult ajunge la 18%, adică. aproximativ 12,6 kg. Luând în considerare distribuția uniformă a carbonului în țesuturi, se poate presupune că radioactivitatea lor specifică pentru 14 C este de 52 Bq/kg.

Cantitatea de tritiu din organism este aproape constanta si este determinata de continutul izotopului stabil (aproximativ 10,2% in muschi si 6,4% in oase). Activitatea specifică a țesuturilor moi ale corpului uman datorită 3 N este de 0,55 Bq/kg, oase - 0,34 Bq/kg.

În concluzie, trebuie subliniat că activitatea corpului uman, datorită prezenței a 40 K, 14 C și 3 H, depinde în primul rând de numărul de elemente stabile, al căror conținut este dictat de cerințele constanța mediului intern, determinată de starea funcțională a organismului. Posibilele fluctuații semnificative ale radioactivității rațiilor alimentare datorate acestor izotopi în acest caz nu sunt semnificative.

Rolul biologic al izotopilor radioactivi prezenți în organism într-o cantitate neglijabil de mică, atribuiți condiționat grupului II, este încă necunoscut. Acumularea selectivă în organele și sistemele individuale de izotopi din acest grup sau distribuția lor uniformă poate fi explicată prin proprietăți chimice apropiate de cele ale elementelor stabile necesare biologic. Dintre radionuclizii din acest grup, radiul este cel mai studiat din punct de vedere al conținutului din organism. Acest izotop, ca și calciul și alte elemente osteotrope, se acumulează în principal în țesutul osos. Conținutul de radiu în țesuturi și organe individuale este prezentat mai jos.

Partea principală a 210 Pb (până la 70%) este conținută în schelet. Cu timpul său lung de înjumătățire, egal cu 2000 de zile, este posibilă acumularea unei cantități de echilibru de 210 Pb. Activitatea specifică a 210 Pb în țesutul osos este de 15 Bq/kg, în țesuturile moi - 6,4 Bq/kg. Cu aer în timpul zilei, aproximativ 0,7 scBq 210 Rho intră în plămânii unei persoane, la o persoană care a fumat 1 pachet de țigări pe zi, de 10 ori mai mult (până la 0,07 Bq) intră în plămâni.

Conținutul total de uraniu din organism este scăzut și se ridică la 8-10 -6 -1-10 -5 g/g. Toriul și produsele sale α-active reprezintă până la 40% din totalul activității α a corpului uman. În plus, radonul are o oarecare semnificație în radioactivitatea țesuturilor și organelor, la o concentrație de 0,01 Bq/l în aerul inhalat, activitatea țesuturilor moi datorată emițătorilor α poate ajunge la 0,05 Bq/kg.

Conținutul de mai sus din corpul uman de radiu, uraniu și alți izotopi radioactivi alocați grupului II este aproximativ și este foarte dificil de a prezenta activitatea specifică medie a organelor și țesuturilor în acest caz. Acest lucru se datorează faptului că gradul de radioactivitate al organelor și țesuturilor individuale ale corpului uman, pe de o parte, este afectat de rata proceselor metabolice și de starea funcțională a corpului și, pe de altă parte, de o anumită semnificație a conținutului acestui grup de izotopi din dietă. Cu un aport constant de radionuclizi cu alimentația, se stabilește un echilibru între aportul și excreția acestora din organism. În același timp, se creează o concentrație de echilibru în organele și țesuturile individuale. Dacă luăm în considerare faptul că conținutul de radionuclizi variază nu numai în diferite produse alimentare, ci și în același produs cultivat în diferite zone geografice, devine clară semnificația caracteristicilor etnice și economice ale alimentației populației. Ca exemplu, putem considera lanțul radioecologic lichen – ren – om. Capacitatea semnificativă de sorbție a lichenilor și o perioadă lungă de viață (până la 300 de ani) contribuie la o acumulare semnificativă de 210 Pb și 210 Rho în ei - până la 5,9 sBq/kg de masă uscată la aer în medie. Nivelul de acumulare a 210 Pb și 210 Rho în corpul unui ren depinde în mod semnificativ de sezonul de pășunat al animalului. Conținutul acestor nuclizi este maxim în

primavara (baza alimentara - lichen) - 17 Bq/kg de carne cruda, in perioada de vara (baza alimentara - ierburi anuale) activitatea specifica poloniului scade de aproximativ 5 ori (nu exista o astfel de dependenta de anotimp pentru 210). Pb). Se observă o acumulare de 210 Pb și 210 Rho în țesutul osos al crescătorilor de reni indigeni (4,8 Bq/kg țesut brut), depășind conținutul acestora în schelet de 10 ori sau mai mult comparativ cu oamenii de alte profesii.

Din materialele prezentate mai sus, se poate observa că principala sursă de elemente radioactive care pătrund în corpul uman sunt produsele alimentare. În acest sens, apa are o importanță secundară și doar cu creșterea activității radiului la 0,037 Bq/l și mai mare crește rolul ei în formarea radioactivității corpului uman.

Astfel, radionuclizii sunt dispersați în biosferă și sunt omniprezent în rocile pământului, apă, aer, alimente și corpul uman. Importanța acestui fenomen se datorează în primul rând dozelor de radiații de fond la care este expusă populația planetei noastre.

9.2. Expunerea de fundal uman

Expunerea de fundal a corpului uman, în funcție de sursele de radiații ionizante, poate fi externă și internă.

Sursele de expunere externă includ razele cosmice, radiațiile γ ale radionuclizilor conținute în roci, sol și materiale de construcție, precum și în aer; Radiația β în acest caz poate fi ignorată, datorită faptului că nivelul de ionizare a aerului datorat particulelor β este scăzut, unghiul solid efectiv de expunere a corpului este mai mic de 2π și substanțele organice de pe suprafața solului și materialele de față. în încăperi, având o activitate β specifică scăzută, absorb fluxurile β din minerale și structurile clădirii.

Puterea radiațiilor γ de la radionuclizi conținuti în apa mărilor și oceanelor ajunge la 0,05 μR/h. În zonele cu o cantitate crescută de elemente radioactive (unele zone din Brazilia, India, Franța, Rusia), intensitatea radiației γ este deosebit de mare. Deci, în regiunea nisipurilor monazite din Brazilia, atinge 1 μSv / h, în India - până la 3 μSv / h, în regiunile muntoase

Franța - 0,2-0,4 µSv/h; în Pyatigorsk (Nordul Caucazului) - până la 2-3 μSv / h.

În tabel. 36 arată puterea dozelor de expunere la radiații γ în funcție de conținutul principalilor radionuclizi naturali din roci.

Tabelul 36Rata dozei de radiație γ externă de la radionuclizi naturali conținuti în roci

După cum se poate observa din tabel, în funcție de conținutul acestor elemente din roci, puterea de radiație poate varia foarte mult. De regulă, rocile sedimentare conțin mai puțini radionuclizi naturali decât rocile magmatice, creând astfel un nivel mai scăzut de putere de radiație (de 2-3 ori).

În tabel. 37 și 38 arată conținutul de 226 Ra, 236 Th și 40 K în principalele materiale de construcție pentru diferite țări și Rusia.

Tabelul 37Radioactivitatea naturală a materialelor de construcție în unele țări, Bq/kg

Tabelul 38Radioactivitatea naturală a materialelor de construcție în diferite regiuni, Bq/kg

Un interes deosebit este nivelul radiației γ în clădirile rezidențiale. Cert este că, pe de o parte, geometria iradierii corpului uman se modifică în interior (pe stradă se apropie de 2π, în interior - la 4π), iar pe de altă parte, puterea radiației γ depinde de conținutul de radionuclizi. in materiale de constructii. Doza echivalentă în clădirile construite din lemn are cea mai mică putere - până la 0,5 mSv / an, dozele mari - în clădirile din cărămidă - până la 1 mSv / an și betonul armat - până la 1,7 mSv / an.

Rata de doză echivalentă în diferite orașe ale lumii în aer liber este prezentată mai jos.

Rata de doză echivalentă în diferite orașe ale lumii în aer liber

Când se evaluează doza creată de radiația cosmică, în primul rând, se presupune că radiația cosmică are un grad ridicat de duritate, prin urmare, doza practic absorbită în orice țesut și organ al corpului uman ar trebui să fie aceeași. În al doilea rând, fluctuațiile de fond datorate diferitelor niveluri de activitate solară, precum și modificările acesteia în funcție de latitudine, nu sunt luate în considerare. Pentru a calcula doza creată de radiația cosmică, este necesar să ne referim la ionizarea aerului datorită acestei componente a radiației de fond. Cea mai sigură valoare a ionizării aerului pentru latitudini medii este considerată a fi rata de ionizare egală cu 1,94 perechi de ioni în 1 cm 3 /s. Cunoscând această valoare, puteți găsi doza creată în țesuturile corpului uman folosind următoarea formulă:

unde D to - doza absorbită datorită radiației cosmice; 1,94 - numărul de perechi de ioni care apar în 1 cm 3 de aer datorită

raze cosmice; 3,6?10 3 - numărul de secunde într-o oră; 24 - numărul de ore dintr-o zi; 365 - numărul de zile dintr-un an; 1,93?10 9 - numărul de perechi de ioni care apar la o doză de 1 R; 0,87-10 -2 - coeficient de conversie a dozei de la P la Gy.

Astfel, 0,28 mGy/an este doza medie primită de populația planetei noastre din cauza radiațiilor cosmice. La evaluarea posibilului efect biologic al acestui tip de radiații ionizante, este necesar să se cunoască RBE pentru fiecare componentă a razelor cosmice.

La calcularea dozei primite de o persoană din cauza expunerii externe, se ia în considerare timpul mediu petrecut în aer liber și în interiorul acestora, se presupune că șederea în aer liber este de 0,2, în timp ce doza echivalentă anuală efectivă datorată radiației γ terestre în aer liber va fi de 6. × 10 - 5 Sunete Luând în considerare raportul dintre clădirile din lemn, cărămidă și beton din întreaga lume, UNSCEAR estimează că rata medie globală a dozei absorbite în aerul interior este de aproximativ 610 -8 Gy/h. Timpul petrecut de o persoană în incintă este de 80%, astfel încât se poate calcula că doza anuală efectivă echivalentă în interior va fi de 2,9 × 10 -4 Sv, iar doza totală anuală efectivă echivalentă datorată expunerii externe la radionuclizi de origine terestră. va fi 3,5 × 10 -4 Sound

Radiația radionuclizilor naturali conținuti în atmosferă determină ionizarea aerului cu aproximativ 2 ordine de mărime mai mică decât radiația γ a rocilor și a solului, deci are o contribuție nesemnificativă la efectul total.

Expunerea internă a corpului uman este creată de 40 K, 14 C, 226 Ra, 222 Rn, 210 Po și alte elemente radioactive conținute în organism. Atunci când se calculează rata de doză creată de unul sau altul izotop, acestea pornesc de la conținutul său mediu din corpul unei persoane „standard”, a cărei masă de organ este prezentată mai jos.

Masa de organe și țesuturi a unei persoane „standard”.

Un exemplu al acestor calcule este calculul ratei de doză în țesutul moale eliberat de 40 K folosind următoarea formulă:

unde 4440 este activitatea totală a țesuturilor moi ale unei persoane „standard” la 40 K, Bq; 0,6 - energia medie a particulelor β, MeV; 1,6?10 -6 - numărul de ergi în 1 MeV; 3,6?10 3 - numărul de secunde într-o oră; 24 - numărul de ore dintr-o zi; 365 - numărul de zile dintr-un an; 70?10 3 - masa unei persoane „standard”, g; 10 -4 - coeficientul de trecere de la erg/g la Gy.

Cu distribuția neuniformă a radionuclizilor în organism, se utilizează valoarea activității specifice. De asemenea, trebuie amintit

despre posibilitatea unei anumite contribuții la iradierea produselor de degradare fiice; Astfel, la calcularea ratei de doză în țesutul osos creat de 226 Ra, se ia în considerare și doza din produsele fiice - 222 Rn, RaA, RaB, RaC.

În tabel. 39 prezintă date despre expunerea de fond uman.

Tabelul 39Doze anuale efective de expunere echivalente datorate surselor naturale de radiații ionizante în regiuni cu un fond normal de radiații (zonă cu climă temperată)

Ca urmare a activității umane, fondul de radiații se schimbă treptat, ceea ce este asociat cu utilizarea în scopuri de construcție a diferitelor deșeuri sub formă de cenușă și zgură din instalațiile energetice, metalurgia feroasă și neferoasă, precum și industria chimică. , utilizarea îngrășămintelor obținute din materii prime minerale naturale (Tabelele 40, 41 ). În prezent, contribuția acestei componente a fondului natural de radiații la doza de expunere a populației, de regulă, nu depășește 3-5%. În același timp, este necesar să se țină cont de acest factor în zonele cu deșeuri industriale intensive utilizate ca bază pentru fabricarea materialelor de construcție. Nivelurile permise de radionuclizi naturali în materialele de construcție și îngrășăminte sunt prezentate în Capitolul 5.

Tabelul 40Radioactivitatea naturală a materialelor de construcție din deșeuri industriale, Bq/g

Tabelul 41Radioactivitatea naturală a îngrășămintelor fosfatice, Bq/kg

întrebări de testare

1. Ce surse de radiații ionizante formează fondul natural de radiație?

2. Oferiți o descriere a radiației cosmice.

3. Ce grupe de elemente radioactive se disting în mod condiționat în radioactivitatea naturală?

4. Ce radionuclizi determină radioactivitatea aerului?

5. Ce factori determină radioactivitatea apelor naturale?

6. Ce radionuclizi provoacă radioactivitatea florei și faunei, a corpului uman?

7. Care este nivelul dozelor echivalente în clădirile construite din diverse materiale de construcție?

8. Care este nivelul mediu de expunere umană din cauza radiațiilor naturale de fond?

„Fondul de radiații este normal” - această expresie este de obicei folosită atunci când se evaluează situații legate de funcționarea centralelor nucleare. Fondul normal de radiație este de până la 0,20 µSv/h (20 µR/h). Pragul de siguranță pentru oameni este de 0,30 µSv/oră (30 µR/oră). Normele și regulile sanitare prescriu să nu se depășească doza anuală efectivă de radiații de 1 mSv atunci când se efectuează radiografii. Dar nu veți găsi valoarea normativă a radiațiilor naturale în niciun document de reglementare internațional sau național. De ce?

De unde provin radiațiile naturale?

Fondul de radiație natural al Pământului este asociat cu istoria sa și cu evoluția biosferei. De la nașterea planetei noastre, aceasta a fost sub influența constantă a radiațiilor cosmice. O cantitate colosală de radionuclizi cosmogeni a fost implicată în formarea scoarței terestre. Oamenii de știință cred că procesele tectonice, magma topită, formarea sistemelor montane își datorează aspectul dezintegrarii radioactive și încălzirii intestinelor. În locuri de falii, deplasări și întinderi ale scoarței terestre, depresiuni oceanice, radionuclizi au ieșit la suprafață și au apărut locuri cu radiații ionizante puternice. Formarea supernovelor a avut și un impact asupra Pământului - nivelul radiației cosmice a crescut de zece ori pe acesta. Adevărat, supernovele s-au născut aproximativ o dată la sute de milioane de ani. Treptat, radioactivitatea Pământului a scăzut.

În prezent, biosfera Pământului este încă afectată de radiațiile cosmice, radionuclizi dispersați în roci de pământ solid, oceane, mări, apele subterane, aer și organisme vii. Totalitatea componentelor enumerate ale fondului de radiații (radiații ionizante) este denumită în mod obișnuit fondul radioactiv natural. Radioactivitatea naturală include mai multe componente:

• radiații cosmice;
• substanțe radioactive din interiorul pământului;
• radionuclizi din apă, alimente, aer și materiale de construcție.

Radiația naturală este o parte integrantă mediul natural un habitat. Onoarea descoperirii sale îi aparține omului de știință francez A. Becquerel, care a descoperit accidental fenomenul radioactivității naturale în 1896. Și în 1912, fizicianul austriac W. Hess a descoperit razele cosmice comparând ionizarea aerului din munți și de la nivelul mării.

Puterea radiației cosmice nu este uniformă. Mai aproape de suprafața pământului, scade din cauza stratului atmosferic de ecranare. În schimb, este mai puternic la munte, deoarece ecranul de protecție al atmosferei este mai slab. De exemplu, într-un avion care zboară pe cer la o altitudine de 10.000 de metri, nivelul de radiație depășește de aproape 10 ori radiația solului. Cea mai puternică sursă de radiații radioactive este Soarele. Și aici atmosfera servește drept ecran de protecție.

Fondul de radiații naturale în diferite locuri ale lumii

Fondul de radiații permis în diferite părți ale lumii este semnificativ diferit. În Franța, de exemplu, doza anuală de radiații naturale este de 5 mSv, în Suedia - 6,3 mSv, iar în Krasnoyarsk-ul nostru doar 2,3 mSv. Pe plajele aurii din Guarapari din Brazilia, unde peste 30.000 de oameni ies în vacanță în fiecare an, nivelul de radiație este de 175 mSv/an datorită conținutului ridicat de toriu din nisip. În izvoarele termale ale orașului Ram-Ser din Iran, nivelul de radiație ajunge la 400 mSv/an. Celebra stațiune Baden-Baden are, de asemenea, un fond de radiații crescut, precum și alte câteva stațiuni populare. Fondul de radiații în orașe este controlat, dar aceasta este o cifră medie. Cum să nu ai probleme dacă nu vrei să-ți pui sănătatea la încercare cu o doză crescută de radionuclizi naturali? Indicatorul de radioactivitate va deveni expertul dumneavoastră de încredere în călătorii.

Sub fundal de radiații Se obișnuiește să se înțeleagă radiațiile ionizante ale surselor naturale de origine cosmică și terestră, precum și radionuclizi artificiali dispersați în biosferă ca urmare a activității umane. RF constă din următoarele componente:

Fundal de radiații naturale(ERF) este radiația ionizantă din surse naturale de origine extraterestră (cosmică) și terestră, care afectează o persoană de pe suprafața Pământului.

Fond de radiații modificat tehnologic(TIRF) este radiația ionizantă a surselor și radionuclizilor, create sau dispersate în biosferă ca urmare a activităților umane.

2. Fondul de radiații naturale, caracteristicile surselor naturale de radiații ionizante de origine terestră și extraterestră

Sursa radiațiilor ionizante NRF de origine extraterestră este radiația cosmică primară , care în vecinătatea Pământului este format din radiații cosmice galactice(generat în obiecte încă exact necunoscute, dar îndepărtate de Pământ) și razele cosmice solare. Energia medie a particulelor cosmice este de aproximativ 10 8 - 10 9 eV. Radiația cosmică primară este formată în principal din protoni (90%) și particule alfa, există nuclee de litiu, beriliu, bor și altele. Fluxul de electroni este de aproximativ 1,5% din fluxul tuturor particulelor cosmice, pozitronii sunt de 5 ori mai puțini, iar cuante gamma s-au găsit, de asemenea, în cantitate mică.

Câmpul magnetic al Pământului afectează în mod vizibil radiația primară, împiedicând particulele cu energie scăzută să intre în atmosferă. Există „capcane” în câmpul magnetic al Pământului, adică. zone ale spațiului caracterizate prin faptul că particulele încărcate nu pot zbura în ele din exterior și nici nu pot zbura din ele. Capcane magnetice este un rezervor natural pentru acumularea de particule încărcate (în principal protoni și electroni). Se numesc astfel de zone Centurile de radiații ale Pământului.

Radiația cosmică primară interacționează (sau, mai precis, este absorbită) cu atmosfera, ducând la formarea de radiații cosmice secundare (care este format din pioni, protoni, neutroni, muoni, electroni și fotoni) și radionuclizi cosmogeni care afectează o persoană.

Intensitatea radiației cosmice secundare depinde de grosimea atmosferei. Radiația cosmică la nivelul mării este de aproximativ 100 de ori mai puțin intensă decât la limita atmosferei și este formată în principal din muoni, iar Polii Nord și Sud primesc mai multe radiații ionizante decât regiunile ecuatoriale (datorită câmpului magnetic al Pământului).

Atunci când razele cosmice acționează asupra atmosferei, în straturile superioare au loc diferite reacții nucleare, ducând la formarea de radionuclizi cosmogeni. Dintre acestea, tritiul (H-3), C-14, P-32, S-35, Be-7, Na-22 și Na-24 sunt de importanță primordială.

În general, o persoană care trăiește la nivelul mării primește 0,315 mSv/an din surse de radiații ionizante de origine extraterestră, inclusiv 0,3 mSv din expunerea externă și 0,015 mSv din expunerea internă.

Nivelurile radiațiilor terestre nu sunt aceleași pentru diferite locuri de pe glob și depind de concentrația de radionuclizi într-una sau alta parte a scoarței terestre. Rocile de origine vulcanică - granit, bazalt - se caracterizează printr-un conținut crescut de radionuclizi; mult mai puțin elemente radioactive în rocile sedimentare - calcar, gresie.

Cel mai niveluri înalte radiațiile terestre se observă în Brazilia (pe plajele stațiunii de pe litoral Guarapari - până la 175 mSv/an), în sud-vestul Indiei (nisipuri monazite bogate în toriu). Sunt cunoscute și alte locuri cu niveluri ridicate de radiații, de exemplu, în Franța, în Nigeria, în Madagascar. Teritoriul țărilor scandinave și al Angliei se distinge printr-un conținut crescut de radionuclizi din seria uraniului.

Conform calculelor UNSCEAR, doza medie efectivă de radiație externă pe care o persoană o primește pe an din surse terestre de radiații naturale este de 0,35 mSv, inclusiv 0,09 mSv din cauza radionuclizilor din seria uraniului și 0,14 mSv din cauza radionuclizilor din seria toriu. Produșii de descompunere ai uraniului și toriu prin lanțurile trofice, precum și cu aerul și apa, pătrund în corpul uman, provocând expunere internă: datorită familiei uraniului, doza efectivă este de 0,95 mSv/an, din cauza familiei toriu - 0,19 mSv/an. Atunci când elementele radioactive sunt ingerate, este important să se țină seama de solubilitatea acestora și, în consecință, de coeficientul de absorbție.

Sursele naturale de radiații ionizante de origine terestră sunt reprezentate de radionuclizi din două grupe:

A. Radionuclizi incluși în seria radioactivă;

B. Radionuclizi neincluși în seria radioactivă.

3. Radon-222 (Rn-222) aduce principala contribuție la radioactivitatea naturală a aerului atmosferic și la nivelurile de expunere umană datorită surselor naturale de radiații. Radonul suferă dezintegrare alfa cu formarea de Po-218, T 1/2 Rn-222 - 3,8 zile. Radonul și produsele sale de degradare de scurtă durată intră în organism în principal prin organele respiratorii, dar pot pătrunde prin tractul gastrointestinal (când se bea apă cu radon) și prin piele (când se fac băi cu radon). Eliminarea radonului din organism, indiferent de metoda de aport, se realizează în principal prin plămâni.

Radonul este un gaz inert incolor, invizibil, insipid și inodor, de aproximativ 7,5 ori mai greu decât aerul. Se formează în procesul de dezintegrare radioactivă a radionuclizilor din seria uraniu și toriu. Există trei izotopi naturali (naturali) ai radonului:

radon-222 (T 1/2 - 3,8 zile, seria de dezintegrare U -238);

radon-220 sau thoron (T 1/2 - 55 secunde, seria dezintegrarii Th-232);

radon-219 sau actinon (T 1/2 - 4 secunde, seria dezintegrarii U-235).

Toți izotopii radonului sunt emițători alfa, degradarea ulterioară a produselor lor fiice este însoțită de emisia atât de particule alfa, cât și de particule beta. Majoritatea radonului și a toronului sunt legate fizic de materialul în care se găsesc precursorii lor. Cu toate acestea, unele pot difuza din locul formării în alt mediu. Datorită timpului de înjumătățire relativ lung Rn-222 poate difuza pe distante mari (in cativa metri). Migrarea actinonului este limitată la câțiva milimetri și de obicei nu ajunge la suprafața materialului. O mică parte din thoron poate ieși în evidență și poate migra în câțiva centimetri. Prin urmare, cu excepția locurilor bogate în toriu, concentrațiile Rn-219 și 220 sunt neglijabile în comparație cu Rn-222.

Principalele surse de radon sunt solul, materialele de construcție, apele subterane, gazele naturale, cărbunele, minele, haldele formate în timpul extracției îngrășămintelor fosfatice, centralele, centralele geotermale și întreprinderile din ciclul combustibilului nuclear. Principalele surse de radon din atmosferă sunt solul și rocile de pământ. În general, concentrația radonului și a produselor de descompunere fiice a acestuia în aer depinde de loc, perioada anului și ziua, înălțimea deasupra nivelului mării și conditiile meteorologice. Din punct de vedere geologic, aproximativ 40% din teritoriul Republicii Belarus sunt potențial periculos pentru radon. Acest lucru se datorează apariției superficiale a rocilor de granit și răspândită zone active de falii tectonice.

Concentrația de radon în aerul interior depinde în principal de patru factori:

difuzia activă și pasivă a radonului din sol prin suprafețele de fundație și subsol ale clădirilor;

exhalarea radonului din materialele de construcție și produsele din care este construită clădirea;

expirații de radon din apă și gaz;

influența climei, stilul de viață, gradul de ventilație al încăperii.

Măsurile care vizează reducerea concentrației de radon în aerul interior pot fi izolarea completă a spațiilor rezidențiale de sol și sol, vopsirea obișnuită (reduce exhalarea radonului din materialele de construcție cu 32-87%) și tapetarea pereților, îmbunătățirea ventilației spațiilor rezidențiale și ventilația activă. a pivnițelor , utilizarea materialelor care îndeplinesc cerințele de siguranță împotriva radiațiilor. Radonul și produsele sale de degradare au o contribuție semnificativă la expunerea umană. Partea principală a dozei pe care o persoană o primește în interior. Se crede că concentrația de radon în interiorul zonelor temperate este în medie de 8 ori mai mare decât în ​​aerul exterior. Concentrația produselor de degradare fiice depășește concentrația de radon de peste 200 de ori. Calea de inhalare de intrare în organism a izotopilor radonului și a produselor de descompunere fiice a acestora este considerată cea mai periculoasă.

Cel mai factori importanți care afectează formarea dozei către tractul respirator din cauza radonului și a produselor de degradare a acestuia sunt:

concentrația de radon în interior;

factorul de echilibru al produselor de descompunere;

caracterizarea aerosolilor, reținerea și purificarea acestora în tractul respirator;

cantitatea de respirație;

timpul de amortizare a locuintei.

În prezent se crede că o concentrație de radon de 20 Bq/m 3 crește doza de radiație cu 1 mSv. Din această valoare devine evidentă problema radonului. Mai mult, s-a constatat că doza pentru tractul respirator este foarte dependentă de vârstă. La vârsta de aproximativ 6 ani, are un maxim și este de aproximativ 2,5 ori mai mare decât doza formată la vârsta de 30 de ani. Respirația bucală la un copil duce la un aport mai mare de radon decât respirația pe nas, ceea ce face necesară igienizarea tractului respirator superior la copii. S-a demonstrat că inhalarea radonului este însoțită de o distribuție neuniformă a dozei de radiații în organele și țesuturile umane. Există date epidemiologice despre asocierea radonului cu incidența cancerului pulmonar și a leucemiei.

Să determinăm doza anuală estimată de radiații pe care o persoană o primește în mod constant, care este furnizată de fondul de radiații. Și să ne dăm seama dacă merită să-ți fie frică de o radiografie, de zbor într-un avion etc.

În jurul nostru există un număr imens de surse de radiații, atât de origine naturală, cât și de origine umană, cu care trăim în fiecare zi. Iată principalele surse și ce radiații furnizează.

Radiația în aer

Cea mai semnificativă sursă de radiație naturală de fond este în aer și este radonul, un gaz radioactiv. Radonul și izotopii săi, radionuclizii părinte, produsele de degradare furnizează o doză medie inhalabilă de 1.260 microsieverts (µSv) pe an. În Rusia, doza medie de expunere individuală conform datelor pentru 2001-2010 este de 1.980 μSv pe an. Aceasta reprezintă o mare parte din doza totală de radiații pe care o persoană o primește în medie din surse naturale și create de om. Radonul este distribuit inegal și concentrația sa depinde de diverși factori. Este un produs de degradare al uraniului, care este destul de comun în scoarța terestră, cele mai mari concentrații ale sale sunt concentrate în rocile purtătoare de minereu. Radonul se scurge din aceste roci în atmosferă, în apele subterane sau în clădiri. Când respiră, ea și produsele sale de degradare intră în plămâni, unde rămân anumită perioadă timp. Există zone în care radonul reprezintă un pericol semnificativ pentru sănătate. În clădirile din Scandinavia, Statele Unite, Cehia și Iran s-a înregistrat concentrația de radon, depășind valoarea medie de peste 500 de ori.

Aceasta este radiația din spațiu, de la Soare și alte stele. Este parțial întârziată de atmosfera Pământului. Prin urmare, cu cât altitudinea este mai mare, cu atât este mai puțin aer disponibil pentru a-l capta și cu atât radiația cosmică este mai mare. Doza de radiație variază de la aproximativ 250 μSv pe an la nivelul mării până la 500 μSv pe an la 1 km altitudine. Aproximativ vom lua o doză de radiații în cantitate de 390 μSv.

Când zboară într-un avion, o persoană primește o doză ușor crescută de radiații, de obicei este de 5 μSv pe oră de zbor. Doza medie suplimentară de radiații pentru personalul de zbor este de 2190 μSv pe an.

Fondul de radiații al Pământului

Prezența fondului de radiații al Pământului este asociată cu radiația de uraniu, toriu și alte substanțe radioactive care se găsesc în sol. Valoarea medie este de aproximativ 480 µSv pe an, iar această valoare este mult mai mică de-a lungul coastelor.

În India și Brazilia, care au niveluri ridicate de toriu în sol, dozele pot fi mult mai mari. În statele Kerala, India și Minas Gerais, Brazilia, fondul este de aproximativ 10.000 μSv pe an.

radiații în alimente

Produsele conțin în mod natural carbon-14, care este radioactiv, izotopul radioactiv potasiu-40 și alți izotopi radioactivi. Cu mâncare și apă, o persoană primește aproximativ 290 μSv pe an. În plus, unele plante și animale acumulează mai multe substanțe radioactive în sine, prin urmare, atunci când sunt consumate, doza este mai mare. Cartofii, fasolea, nucile, semințele de floarea soarelui au niveluri de radiație peste medie. O persoană conține potasiu-40 (30 mg), carbon-14 (10-8 g) și alți radionuclizi. Acest lucru duce la faptul că fiecare persoană are și un fond de radiații.

Fond de radiații tehnogenice

Potrivit unor estimări, expunerea umană medie globală la radiații artificiale este de 600 μSv, în principal din cauza procedurilor medicale. Cantitatea de radiații primite depinde în mare măsură de echipament și de specificul îngrijirii medicale. LA tari diferite este diferit. În SUA, de exemplu, cantitatea medie de expunere primită este mult mai mare, la 3.000 µSv pe an. În Rusia, este mult mai puțin.

• Radiografia tipică cufăr- 30 - 300 µSv.
• Radiografia dentară - 5 până la 10 µSv.

Alte cauze antropice ale expunerii la radiații includ fumatul, materialele de construcție radioactive, testele istorice ale armelor nucleare, accidentele la centralele nucleare și funcționarea centralelor nucleare.

Bunuri de consum

Țigări, materiale de construcție etc. au și radiații de fond. Țigările conțin poloniu-210, un produs de degradare al radonului găsit în frunzele de tutun. Fumatorii foarte activi care fumeaza 1,5 pachete pe zi primesc o doza de radiatii de 60.000 μSv pe an. Deoarece doza de radiații este primită de fumător local în bronhiile plămânilor, nu poate fi comparată cu ratele admisibile de radiație, deoarece acestea sunt concepute pentru efectul radiațiilor asupra corpului în ansamblu.

Unele estimări pun produsele de consum la 130 μSv pe an.

Utilizarea armelor nucleare

Elevat explozii nucleareîntre 1940 și 1960 a dus la eliberarea unei cantităţi semnificative de substanţe radioactive. O parte din poluare este locală, altele s-au răspândit în întreaga lume. În 1963 această poluare a atins apogeul. Au dat un fundal de aproximativ 150 μSv pe an. Și au reprezentat aproximativ 7% din fondul mediu de radiații al tuturor surselor. Până în anul 2000, fondul de radiații global asociat cu aceste poluări a scăzut la 5 μSv pe an.

Accidente la centralele nucleare

În condiții normale reactoare nucleare eliberează cantități mici de gaze radioactive care creează niveluri neglijabile de radiații. Emisiile mari de radioactivitate din centralele nucleare sunt extrem de rare. Până acum, au avut loc două accidente majore la centralele nucleare - acesta este un accident la Centrala nucleara de la Cernobîlși Fukushima I. Aceste accidente au dus la o poluare semnificativă mediu inconjurator.

Locuitorii din zonele afectate de accidentul de la Cernobîl au primit o doză totală de 10.000 până la 50.000 µSv peste 20 de ani, cea mai mare parte a dozei primite în primii ani după dezastru. Lichidatorii au primit o doză de peste 100.000 μSv. Din cauza radiațiilor acute, 28 de persoane au murit. Acum, doza de radiații în întreaga lume din accidentul de la Cernobîl este de aproximativ 2 μSv.

Locuitorii din zonele afectate de accidentul de la Fukushima I au primit o doză totală cuprinsă între 1.000 și 15.000 μSv. 167 de lichidatori au primit doze peste 100.000 µSv, iar 6 dintre ei au primit doze peste 250.000 µSv.

Doza medie de la accidentul de la centrala nucleară Three Mile Island a fost de 10 μSv.

Pe lângă accidentele civile menționate mai sus, au existat mai multe accidente legate de instalații militare, precum accidentul de la Windscale, contaminarea râului Techa cu deșeuri nucleare de la asociația de producție Mayak și accidentul Kyshtym.

Fondul de radiații la centralele nucleare în exploatare

În apropierea unei centrale nucleare, de regulă, se creează un fond suplimentar de ordinul a 0,1 μSv pe an (foarte mic), doza medie primită de persoanele care locuiesc în apropierea unei centrale CHP pe cărbune este de trei ori mai mare!

Radiații la locul de muncă

Comisia Internațională pentru Protecție Radiologică (ICRP) recomandă limitarea expunerii la radiații la locul de muncă la 50.000 µSv pe an și 100.000 µSv pe o perioadă de 5 ani.

Există și alte surse create de om, cum ar fi vizionarea la televizor, care oferă aproximativ 10 µSv pe an. Să lăsăm 1% pentru alte surse.

Ca urmare, rezultă că fondul de radiație este de aproximativ 3.300 µSv pe an fără a lua în considerare impactul procedurilor medicale (0,38 µSv pe oră) și 3.900 µSv, ținând cont de impactul procedurilor medicale. Dar trebuie luat în considerare faptul că aceste valori sunt foarte dependente de condițiile terenului, altitudinea etc., prin urmare, peste tot există un fundal de radiații.

Sunt periculoase razele X și zborul într-un avion?

Nivelurile de radiație de până la aproximativ 0,5 μSv pe oră sunt considerate sigure. Dar oamenii pot tolera radiații de 10 μSv pe oră timp de câteva ore fără prea mult rău pentru sănătatea lor. Prin urmare, zborul într-un avion, care dă în plus 5 μSv pe oră, nu dăunează mult unei persoane, dar nu este recomandat să zbori mai mult de 72 de ore pe lună. Doza absorbită de radiații acumulată în organism în timpul vieții nu trebuie să depășească 100.000 -700.000 µSv.

Ar trebui să-mi fie frică de raze X? Dacă o faci o dată pe an, atunci doza de radiații este mică în comparație cu efectele altor surse de radiații, iar organismul o poate tolera. Mai ales dacă studiul este realizat cu echipamente moderne care creează o doză minimă de radiație de 30 µSv. Și, de multe ori, razele X evită mult mai mult rău decât poate provoca această procedură.

Ceea ce este cu adevărat de temut este concentrația mare de radon din incinte, așa că acestea trebuie bine ventilate, mai ales în zonele în care concentrația acestuia este crescută.

Probleme de mediu ocean. 5 amenințări la adresa viitorului

Toate ființele vii care locuiesc pe planeta noastră sunt expuse constant la radiații ionizante prin expunerea externă și internă la substanțe naturale (și naturale radioactive) și artificiale (deșeuri din industria nucleară, radioactive utilizate în biologie, medicină, agricultură etc.) surse de radiaţii ionizante. Acestea. Dezvoltarea vieții pe Pământ a avut loc și are loc în prezența radiațiilor de fond.

Sub fundal de radiații Se obișnuiește să se înțeleagă din surse naturale (naturale) de origine cosmică și terestră, precum și din radionuclizi artificiali dispersați în biosferă ca urmare a activității umane. Fondul de radiații se datorează factorilor de mediu și nu îi include pe cei care funcționează cu surse de radiații ionizante, precum și radiațiile utilizate în scopuri diagnostice și terapeutice.

Există radiații de fond naturale, fond de radiații artificiale, fond de radiații modificate tehnologic (mărțite). Toate sursele de radiație de fond sunt împărțite în două grupe principale: naturale și artificiale.

Radiația de fond naturală (NRF) este componenta principală a radiației de fond. Sursele NRF sunt cele care acționează asupra unei persoane de pe suprafața Pământului din surse naturale externe de origine nepământească (radiații cosmice), surse naturale externe de origine terestră (prezente în scoarța terestră, apă, aer), precum și din surse interne. surse (adică originea radionuclizilor naturali, care sunt conținute în corpul uman). Majoritatea surselor naturale sunt de așa natură încât este complet imposibil să se evite expunerea la ele. Primim 78% din expunerea noastră din surse naturale de radiații.

O persoană este expusă la radiații în două moduri:

1. Expunere externă - expunere de la surse de radiații radioactive din afara corpului. Poate fi produs de toate tipurile de radiații, dar numai radiațiile gamma și cu raze X, neutronii rapidi și lenți, au importanță practică. radiații beta. Radiația alfa având în vedere puterea de penetrare neglijabilă de importanţă practică nu este.

2. Expunerea internă – provenită dintr-o sursă de expunere radioactivă (substanță radioactivă) situată în interiorul organismului. Continuă continuu până când substanța radioactivă din organism se descompune sau este îndepărtată din organism. depinde în mare măsură de distribuția substanței radioactive în organism, de natura radiației (L-, β-, γ - emițător), energia radiației, timpul de înjumătățire și timpul de înjumătățire.

Fondul natural de radiații este un factor integral al mediului extern și joacă un rol semnificativ în viața umană. natural elemente radioactive au făcut parte din Pământ de la formarea sa. Dezvoltarea evolutivă arată că în condițiile radiațiilor naturale de fond sunt asigurate condiții optime pentru activitatea vitală a plantelor, animalelor și oamenilor. Capacitatea radiațiilor radioactive de a provoca mutații a fost probabil unul dintre principalele motive ale evoluției specii pentru a-și îmbunătăți organizarea.

Fondul de radiații naturale de pe suprafața Pământului nu este strict valoare constantă. Modificările sale sunt asociate atât cu anomalii globale, cât și cu anomalii locale. Ele sunt cauzate de fluctuațiile ciclice ale fondului cosmic și de procese similare care au căpătat caracterul de catastrofe globale.

Anomalii locale sunt observate în anumite regiuni din India, Brazilia, Iran, Egipt, precum și în Statele Unite, Franța, țările CSI (inclusiv Ucraina). Ele sunt rezultatul unor procese geologice, când, ca urmare a activității vulcanice intense și a construcției de munți, radionuclizi naturali grei, în primul rând uraniu și toriu, precum și produsele lor de descompunere, s-au mutat din intestine la suprafața Pământului. Prin urmare, unii dintre locuitorii Pământului primesc doze mai semnificative decât alții, în funcție de locul în care trăiesc. Acolo unde apar roci radioactive, nivelul de radiație (fondul de radiație) este mult mai mare decât valorile medii, în alte locuri poate fi în mod corespunzător mai mic decât valorile medii. În Belarus, expunerea medie din surse naturale este de 2,4 mSv/an. În unele regiuni din Brazilia, această doză ajunge la 10 mSv pe an, iar în statul Keralla (India) chiar până la
28 mSv/an.

Doza de radiații depinde și de stilul de viață al oamenilor. Utilizarea anumitor materiale de construcție (azbest), utilizarea gazului natural pentru gătit și etanșarea încăperilor cresc expunerea de la sursele naturale.