Естественные и искусственные (антропогенные) источники ионизирующих излучений

Излучение исходит как от природных, так и искусственных (антропогенных) источников ионизирующей радиации. Всё население Земли подвергается воздействию радиационного фона (РФ) имеющего относительно постоянный уровень.

Под радиационным фоном (РФ) принято понимать:

- ионизирующие излучения от природных источников космического и природного происхождения;

- искусственно рассеянные в биосфере радионуклиды как результат деятельности человека.

Различают:

- природный (естественный) радиационный фон (ЕРФ), который представляет собой ионизирующие излучения, действующие на человека на поверхности Земли от природных источников космического и земного происхождения;

- технологически изменённый естественный радиационный фон (ТИЕРФ) представляет собой ионизирующее излучение от природных источников, претерпевших определённые изменения в результате деятельности человека. Например: излучение от естественных радионуклидов, поступающих в биосферу вместе с извлечёнными из недр Земли полезными ископаемыми; в результате поступления в окружающую среду продуктов сгорания органического топлива; излучение в помещениях, построенных из материалов, содержащих естественные радионуклиды;

- с началом широкого испытания ядерного оружия, а также загрязнения в результате аварий и эксплуатации ядерных объектов, возникло глобальное загрязнение окружающей среды искусственными радионуклидами.

Мерой радиационного фона является мощность поглощённой дозы. Оценивая радиационный фон на местности (уровень радиационного фона) измеряют мощность поглощённой дозы в воздухе на высоте 110 см от поверхности земли (соответствует центру тела взрослого человека).

Естественный радиационный фон является основным компонентом радиационного фона, Природные источники ионизирующего излучения, формирующие естественный радиационный фон подразделяются на:

- внеземные внешние космические излучения;

- внешние земного происхождения, т.е. радионуклиды, присутствующие в земной коре, воде, воздухе;

- внутренние, радионуклиды естественного происхождения, накапливающиеся в организме человека.

Солнце можно сравнить с огромным термоядерным реактором или бурлящим котлом, которое выбрасывает в сторону Земли мощный поток:

- коротковолнового электромагнитного излучения, достигает Земли за 8 минут;

- плазмы («солнечный ветер»), достигает Земли через двое суток;

- космических лучей, достигают Земли через несколько часов. Кроме того, они поступают на Землю из Вселенной.

Космические лучи представляют собой поток ядерных частиц, падающих не земную поверхность.

Это, так называемое первичное космическое излучение, состоящее из: протонов 92%; альфа частиц 7%; атомов лития, углерода, азота и кислорода 1%.

При попадании космических частиц в атмосферу происходит их взаимодействие с атомами и молекулами атмосферы. Возникает вторичное космическое излучение.

В экзосфере и стратосфере часть энергии первичного космического излучения стакивается с ядрами атмосферного азота, кислорода, аргона и возникает высокое энергетическое свечение (на высоте около 30 км.).

По мере приближения к поверхности Земли интенсивность космических частиц первичного излучения снижается, интенсивность вторичного излучения на высоте 20-30 км достигает максимума.

Во втором космическом излучении возникает ряд новых частиц: протоны; нейтроны (осколки ядра); пи-мезоны трёх видов (отрицательный, положительный, не имеющий заряда). Тут появляются космогенные радионуклиды, которые с атмосферными осадками попадают на поверхность Земли: тритий, уголь 14, бериллий 7, натрий 22 и др. (всего более 10).

На уровне моря интенсивность первичного излучения составляет около 0,05% первичной величины.

Вторичное же излучение состоит из пи-мезонов 80% и электронов 20%. Следует отметить, что уровень космического излучения в определённой степени зависит геомагнитной широты, возрастая от экватора к полюсам (на уровне моря 14%).

Поскольку интенсивность космического излучения растёт, экипажи самолётов и пассажиры, которые часто летают на высоте 8-11 км, со временем получают значительные дозы радиации; за 2 часа полёта больше, чем за неделю на земной поверхности. При полёте на высоте 13 км, человек получает дозу радиации 1 Мр. за 2400 км расстояния.

Каждый житель планеты в среднем от космического облучения на протяжении года получает радиационную дозу около 300 МкЗв (0,03 бэр).

Природная радиоактивность обусловлена радиоактивными изотопами естественного происхождения присутствующими во всех оболочках Земли: литосфере, гидросфере, атмосфере и биосфере.

Радиоактивные элементы Земли условно можно разделить на три группы:

- радиоактивные изотопы, входящие в состав радиоактивных семейств, родоначальниками которых являются уран 238, торий 231 и др.;

- генетически не связанные сними радиоактивные элементы: калий 40, кальций 48, рубидий 87 и др.;

- радиоактивные изотопы, непрерывно возникающие на Земле в результате ядерных реакций под воздействием космических лучей. Наиболее важные из них, углерод 14 и тритий.

Главным источником поступления во внешнюю среду естественных радиоактивных веществ, широко распространённых во всех оболочках Земли, являются горные породы, происхождение которых связано с включением в их состав радиоактивных элементов в периоды формирования и развития Планеты. Большая часть естественных радиоактивных элементов содержится в горных породах, образующих толщу земной коры. Земных природных источников излучения сейчас насчитывается около 60.

Содержание в природных водах радиоактивных веществ зависит от условий их формирования. Все воды можно условно разделить на: метеоритные, воды открытых водоёмов суши и воды морей и океанов.

Воды метеоритные обычно малоактивны. Они содержат следы трития, углерода 14, бериллия 7, возникающих в результате взаимодействия космического излучения с атомами и молекулами атмосферного воздуха.

Радиоактивность подземных вод в основном обусловлена присутствием: калия 40, радия 226, радона 222.

Наибольшей радиоактивностью обладают минеральные воды.

Радиоактивность речной воды обусловлена, в основном, присутствием: калия 40 и радия 226.

Вода морей и океанов содержит следующие радиоактивные вещества: калий 40, уран 238, радий 226.

Естественная радиоактивность воздуха обусловлена радиоактивными изотопами, возникающими в атмосфере в результате воздействия космического излучения, радиоактивных газов (радон 222, торий 220, актиний 219), поступающих из верхних слоёв земной коры, радиоактивных изотопов, образующихся в процессе жизнедеятельности человека и т.д.

Исследования, которые проводились на протяжении последних лет, свидетельствуют, что дома, в которых живут люди, с одной стороны, защищают их от внешних радиационных облучений. А с другой, увеличивают общую дозу облучения за счёт радионуклидов, которые содержатся в строительных материалах, и особенно в радоне, который содержится внутри помещений.

Уже досконально известно, что мощность радиационной дозы в деревянных домах в два-три раза меньше, чем в каменных или бетонных домах. А в домах, построенных из шлакоблоков, мощность радиационной дозы, как правило, в десятки раз больше, чем в деревянных.

Население городов, особенно больших, в целом всегда получает дозы выше по сравнению с жителями сельских местностей. Самый сильный радиационный фон в городах, где преобладают граниты, в которых урана 2-3 рада, тория в 3-10 раз больше, чем в песчаниках и известняках.

Человек всегда был подвержен действию радиации. Её величина, в зависимости от местности, варьируется от 100 Мбэр до 1,2 бэр в год. Среднее значение на Украине составляет 300 мбэр в год, а её радиационный фон составляет 10-30 мкбэр/ час.

Ослабленная атмосферой радиация приходит из космоса, восходит от земли, её излучают гранитные здания и химические элементы в теле человека.

Есть территории, где суммарная доза радиации рвущейся из недр Земли выше, чем в Чернобыльской зоне, и основную долю её составляет радон.

Радон, это невидимый, не имеющий цвета, запаха и вкуса, тяжёлый (в 7,5 раза тяжелее воздуха) радиоактивный газ, который постоянно образуется, накапливается и постепенно по трещинам перемещается к поверхности из глубин Земли, при распаде радиоактивных: урана, тория, актиния.

Радон, имеет большую возможность выхода в атмосферу по сравнению с тором и актинием, т.к. период полураспада его составляет 3,8 суток, тогда как для тория период полураспада равен 54 секунды, а для актиния 3,9 секунды.

Учёные Украинского научного центра радиационной медицины утверждают, что около 70% дозы облучения населения Украины от всех источников природной радиоактивности падает на радон. Виновником является Украинский щит, тектоническая структура, которая тянется с севера на юг почти посредине Украины и занимает около 30% всей территории. Состоит этот щит из гранитов, и других кристаллических пород, которые имеют повышенную радиоактивность.

Радон присутствует везде: в камнях, бетоне, почве, газе, воде. Он проникает в дома из грунта; сквозь трещины в фундаменте и через пол. Скапливается в основном на нижних этажах жилых и производственных зданий. Основную часть дозы облучения от радона человек получает, находясь в закрытом непроветриваемом помещении; в среднем в 8 раз она выше, чем в наружном воздухе.

Некоторые жилые дома и производственные корпуса строятся непосредственно на старых отвалах горнодобывающих предприятий, где радиоактивные элементы присутствуют в значительных количествах.

Источником радонной радиации становится материал стен. Самые распространённые строительные материалы, которые выделяют мало радона - дерево, кирпич (белый), бетон (цемент), песок, гравий.

Если в строительстве применяются такие материалы, как: гранит, пемза, фосфогипс (природный гипс стоит дорого), глинозём, красный кирпич (красная глина), кальцево - силикатный или доменный шлак, зольная пыль (сжигание угля), источником радоновой радиации становится материал стен.

Ещё одним источником радиации (менее важным) поступления радона в жилые помещения представляет вода и природный газ. Радон проникает в природный газ и артезианскую воду под землёй. Концентрация радона в помещении может заметно возрасти, если кухонные плиты, отопительные и другие нагревательные устройства, в которых сжигается газ, не снабжены вытяжкой.

Высокое содержание радона в воде артезианских колодцев, в минеральной и «газированной воде». Однако основная опасность по радону исходит не от пищи и воды, т.к. при кипячении (пища, чай, кофе) радон в значительной мере улетучивается, поэтому поступает в организм в основном с некипячёной водой.

Большую опасность представляет попадание паров с высоким содержанием радона в лёгкие вместе с вдыхаемым воздухом, что чаще всего происходит в ванной комнате. Так при обследовании домов оказалось, что в среднем концентрация радона, в ванной в 3 раза выше, чем на кухне (а ведь радон выделяется из природного газа) и в 40 раз выше, чем в жилой комнате.

Примерный расклад концентрации радона в квартире:

- из почвы под зданием 41,7 Бк/м, или 50% (100 Бк/м соответствуют 100%);

- из строительных материалов 6,4 Бк/м, или 10%;

- от воздуха улицы 5 Бк/м, или 8%;

- от бытового газа 0,3 Бк/м, или 1%;

- от воды 0,1 Бк/м, или 1%.

Ещё 400 – 300 лет тому назад в Южной Германии были известны случаи смерти рудокопов горняков, которые отравились под землёй каким-то газом. Болезнь горняков исследовал немецкий врач Л. Телепи. Он установил, что смертельная болезнь является раком лёгких и развивалась она из-за высокой концентрации радона в воздухе шахт и рудников.

В 1984 году Национальная комиссия радиационной безопасности США сообщила населению своей страны об опасности отравления радоном. Тогда в США было обследовано сотни тысяч домов и во многих из них выявлено повышенное количество радона, влияние которого на организм было негативным, аналогичным выкуриванию 40 сигарет на день. Около 20% домов в США имеют такое количество радона в воздухе, что проживать в них опасно. Американские учёные считают, что от рака лёгких радонового происхождения в США каждый год умирает около 20 тыс. человек.

Украинские учёные, в результате исследований установили, что в воздухе жилых помещений, даже в наиболее загрязнённых населённых пунктах, в результате катастрофы на ЧАЭС, вклад аварийной компоненты в суммарную дозу облучения населения выше радоновой только в первый послеаварийный период. В настоящее время радон на Украине в большинстве случаев по величине создаваемой дозы стоит на первом месте. Установлено, что одной из причин резкого увеличения концентрации радона в помещениях являются магнитныебури.

В наши лёгкие ежеминутно поступает несколько миллионов радиоактивно опасных атомов радона, вызывая болезненные синдромы. При вдыхании они откладываются в лёгких, путём дальнейшего радиоактивного распада происходит поражение окружающих тканей, что приводит к образованию раковых клеток. Попадая в организм, они сразу же наносят вред железам внутренней секреции, гипофизу, коре подпочечных органов и вызывает у трети населения удушение, сердцебиение, мигрень, тревожное состояние, бессонницу.

В процессе исследования домов на Украине во многих из них выявлена повышенная концентрация радона.

На Украине необходимость проведения измерения радона регламентируется «Положением о радиоактивном контроле на объектах строительства и предприятиях стройиндустрии Украины». Согласно этому нормативному документу, допустимые уровни среднегодовой эквивалентной равновесной концентрации радона в воздухе помещений, строящихся и реконструированных зданий и сооружений с постоянным пребыванием людей, не должна превышать 50 Бк/м, а в противном случае необходимо ограничить пребывание людей в этих зданиях или провести специальные противорадиационные мероприятия.

Наличие радона может быть определено с помощью специальных приборов, т.е. профессионального многопараметрического радон - монитора.

Рекомендации к применению:

- для измерения объёмной активности радона в существующих зданиях и жилых помещениях, а также при сдаче в эксплуатацию новых зданий и сооружений;

- для выявления мест поступления радона в жилые помещения.

Отличительные особенности:

- диапазон измерений от 2 Бк/м;

- измерение кроме радона ещё температуры, давления и влажности одновременно.