Земное излучение

Земное излучение различных уровней присуще всей окружающей среде и его уровень зависит от концентрации радиоактивных элементов в таких природных материалах, как горные породы, почва, вода, воздух, продукты питания и даже в организме человека. Наиболее важными источниками излучения являются ⁴⁰К и два ряда радиоактивных элементов, образующихся в результате распада ²³⁸U и ²³²Th (рисунок 4.2). Другие радионуклиды, такие, как ряд элементов, образующихся при распаде ²³⁵U, вносят лишь незначительный вклад в общее радиоактивное облучение.

Радиоактивность некоторых горных пород и почв является основным источником земной радиации вне помещений. В целом, магматические горные породы, такие, как гранит, более радиоактивны, чем осадочные, где известное исключение составляют сланцы и фосфориты, обладающие высоким уровнем радиоактивности. При измерении уровней внешнего радиоактивного облучения на открытом воздухе, проведенном в 23 странах, население которых составляет более половины всего населения Земного шара, были отмечены лишь небольшие отклонения от средней величины. В результате проведенных исследований был сделан вывод, что около 95% населения проживает в районах со среднегодовым уровнем дозы около 0,4 мЗв. При этом есть достаточно хорошо описанные районы, где население живет в условиях исключительно высокого уровня земного излучения. В прибрежных районах в Индии богатые торием монацитные пески создают мощность дозы, в тысячу раз превышающую нормальный радиационный фон, а на территории Бразилии мощность дозы может превышать нормальный уровень в 100 раз.

Поскольку люди большую часть времени проводят в помещениях, уровни излучения в жилых домах играют определяющую роль в величине получаемой ими дозы. С практической точки зрения наибольший вклад в дозу, получаемую внутри помещений, принадлежит одному распространенному источнику – инертному газу радону (под радоном здесь понимаются нуклиды ²²²Rn, ²²⁰Rn и продукты их цепи распада – так называемые дочерние продукты).

В среднем, вклад радона, являющегося природным химически инертным радиоактивным газом, образующимся в процессе распада ²³⁸U, составляет несколько больше половины эффективной дозы на душу населения от естественного радиоактивного фона (1,3 мЗв/г). Вдыхание радона вместе с воздухом приводит к облучению легких и увеличивает риск развития рака легких. Степень риска увеличивается по мере увеличения содержания радона в воздухе и длительности облучения. Содержание радона в воздухе изменяется не только в зависимости от местности, но и от времени года, оно может изменяться ежедневно, а в закрытых помещениях – ежечасно.

Радон может попасть в здание различными путями основным его источником является грунт под зданием или вокруг него, меньшую роль играет выбор строительного материала. Радон также поступает в здание с наружным воздухом через отверстия, неплотности и трещины, вместе с водопроводной водой и природным газом. Лишь недавно были проведены исследования содержания радона в помещениях и, скорее всего, результаты отразят наличие исключительно высокого уровня содержания радона в воздухе жилых помещений некоторых местностей, построенных из материалов или на грунтах с относительно высоким содержанием радиоактивных веществ.

Помимо радона, внутреннее облучение может быть вызвано поглощением ⁴⁰K, ²¹⁰Pb и ²¹⁰Po. По сравнению с радоном их вклад в среднегодовой уровень дозы мал. Поскольку организм гомеостатически регулирует поглощение ⁴⁰K, его содержание остается довольно постоянным для различных групп населения. И, наоборот, рационы питания могут влиять на внутреннее облучение от ²¹⁰Pb и ²¹⁰Po. Например, эти радионуклиды накапливаются в морских продуктах. В Японии, где они пользуются большой популярностью, было обнаружено, что в этой стране годовое поглощение этих радионуклидов в 5 раз выше, чем, например, в Германия и Индии, и в 10 раз выше, чем в США. Исключительно много этих радионуклидов поглощается людьми, проживающими на Крайнем Севере, где основу рациона питания десятков тысяч людей составляет мясо северного оленя. Использование в пищу мяса оленей, которые пасутся на лишайниках, обладающих способностью накапливать свинец и, в особенности, полоний, приводит к тому, что получаемая этой группой населения доза десятикратно превышает нормальный уровень. ²¹⁰Pb и ²¹⁰Po также содержатся в табаке и табачном дыме.