Источники ИИ и загрязнений окружающей среды РВ

Все живые существа на Земле постоянно подвергаются воздействию ионизирующей радиации путем внешнего и внутреннего облучения за счет естественных и искусственных источников ионизирующих излучений, которые образуют радиационный фон.

1.Естественные источники ИИ

Естественные источники ИИ – это есть совокупность космического излучения, излучения от естественных радионуклидов, рассеянных в атмосфере, литосфере, гидросфере и находящихся в составе биологических организмов: все эти излучения образуют природный радиационный фон (ПРФ) или естественный радиационный фон (ЕРФ), средняя эффективная доза которого составляет 2000 мкЗв в год на человека. По рекомендации Международной комиссии по радиационной защите (МКРЗ) и Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) радиационный уровень: мкР/ч или 0,1- 0,2 мкЗв/ч – нормальный (естественный фон); мкР/ч или 0,2 - 0,6 мкЗв/ч – допустимый; мкР/ч или 0,6 -1,2 мкЗв/ч – повышенный.

Искусственные источники ИИ – это совокупность ИИ и РВ, образующихся в результате ядерных взрывов, деятельности атомных электростанций, извлечения полезных ископаемых из недр Земли, применения ИИ и РВ в медицине, науке, в других отраслях хозяйственной деятельности человека. Совокупность этих источников составляет искусственный радиационный фон – ИРФ, который в настоящее время в целом по земному шар добавляет к ЕРФ лишь 1-3 %.

Схема воздействия на человека ионизирующей радиации (ИИ)

1. Космическое излучение: первичное космическое излучение - это ИИ, непрерывно падающее на поверхность Земли из космического пространства; состоит из: протонов – 92 %, альфа-частиц – 7 %, ядер атомов лития, бериллия, углерода, азота и кислорода и др. вторичное космическое излучение - ИИ образующееся в земной атмосфере в результате взаимодействия первичного космического излучения с атомами воздуха (N; O; C и др.) состоит из электронов, нейтронов, мезонов и фотонов; максимум его интенсивности находится на высоте км, на уровне моря интенсивность излучения составляет около 0,05 % от первоначального.

Источники естественного радиационного фона (ЕРФ)

Схематическое представление взаимодействия протона (первичное космическое излучение) с ядром атома азота воздуха (вторичное космическое излучение):ρ –протон, n – нейтрон, e - -электрон, e + - позитрон, λ –фотон, π - пион, µ -мюон.

Глубина проникновения различных видов излучения в организмы млекопитающих

2. Природные радиоактивные вещества - рассеянны в атмосфере, гидросфере, почве и в биологических организмах. Они представлены 3 группами радиоактивных веществ: естественные радионуклиды - 40 К, 48 Ca, 87 Rb, лантаноиды и др., радионуклиды 14 C, 3 H, 7 Be, 10 Be, образующимися под действием космических лучей из атмосферного воздуха. естественные радиоактивные семейства 238 U, 232 Th, 235 U и их дочерние продукты распада; Наиболее распространенными радиоактивными изотопами земной коры являются 87 Rb, 40 К, уран, торий, радий и их дочерние продукты распада, особенно радиоактивные газы: радон-220, радон-222, актинон-219.

Типы почв Концентрация, пКи/г Мощность поглощенной дозы, мкрад/ч 40 K 238 U 232 Th Серозем180,851,37,4 Серо-коричневая190,751,16,9 Каштановая150,721,06,0 Чернозем110,580,975,1 Серая лесная100,480,724,1 Дерново-подзолистая8,10,410,603,4 Подзолистая4,00,240,331,8 Торфянистая2,40,17 1,1 Среднее100,7 4,6 Пределы колебаний3-200,3-1,40,2-1,31,4-9 Концентрация некоторых радионуклидов и мощности поглощенных доз в почвах различных типов

Наибольшее биологическое значение имеет радионуклид 87 Rb, на втором месте по количеству занимает радиоизотоп 40 К, но радиоактивность 40 К в земной коре превышает радиоактивность суммы всех других естественных радиоактивных элементов за счет того, что распад 40 К сопровождается жестким бета- и гамма-излучением, а 87 Rb характеризуется мягким бета-излучением и имеет длительный период полураспада. Содержание радионуклидов 238 U, 232 Th на порядок меньше, чем 87 Rb и 40 К.

Радионуклид 40 К широко рассеян в почве и прочно удерживается глинами, содержится в растениях, особенно много его в бобовых культурах (зерно и вегетативная часть) – горохе, бобах, фасоли, сое, люцерне, клевере и др. Концентрация радионуклидов урана и тория в десятки и сотни, а радия в миллионы раз меньше по сравнению с содержанием радиоактивного калия. Радиоизотоп калий-40 накапливается в пищевых продуктах растительного и животного происхождения в разной степени.

Продуктмкг/кгПродуктмкг/кг Хлеб ржаной 2420Мясо говяжье3380 Макароны1300Сало свиное1690 Крупа гречневая130Рыба2620 Рис700Фрукты сушеные3000 Горох9070Картофель4490 Мука пшеничная860Капуста3300 Молоко парное1430Свекла3530 Масло сливочное140Морковь2870 Творог3720Лук1510 Сыр890Шоколад5630 Какао11110 Содержание 40 К в пищевых продуктах

Изотопы Сим- вол Атомный номер Мас- совое число Период полурас- пада, год Тип распада Калий-40K19401,3×10 9 бета Углерод-14C бета Рубидий-87Rb37875,8×10 10 бета Самарий-147Sm621476,7×10 11 альфа Лютеций-176Lu711762,4×10 10 бета Рений-187Re751874×10 12 бета Естественные радиоактивные изотопы, не входящие в радиоактивные семейства

Три основных естественных радиоактивных семейства (ряда), наблюдающихся в природе, называются: - семейством (рядом) тория ( Th); - семейством (рядом) урана - радия ( U и Ra) ; - семейством (рядом) актиноурана ( U); - семейством (рядом) нептуния Np. Каждый из этих рядов заканчивается образованием различных стабильных изотопов свинца.

Схема распада РН ряда тория Th

Схема распада РН ряда урана-радия U и Ra)

Схема распада РН ряда актиния (актиноурана U)

Схема распада РН ряда нептуния Np

Продукты распада радиоактивных изотопов 238 U, 232 Th, 235 U, 237 Np - это газообразные радон 222 Rn и 220 Rn и др. Они ответственны за 75 % годовой индивидуальной эффективной эквивалентной дозы, получаемой населением от земных источников радиации и за 50 % дозы от всех естественных источников радиации. Радон выделяется из земной коры повсеместно, но уровень ИИ в закрытом, непроветриваемом помещении выше в 8 раз, чем в наружном воздухе.

Источники поступления радона поступление из почвы, фундамента, перекрытия; высвобождение из строительных материалов жилых помещений составляет 60 кБк/сут., из наружного воздуха проникает 10 кБк/сут., высвобождается из воды, используемой в бытовых целях – 4 кБк/сут., выделяется из природного газа при его сгорании – 3 кБк/сут.

Источники и пути поступления радона в одноэтажном доме

Вид строительного материалаУдельная радиоактивность, Бк/кг Дерево 1,1 Природный гипс 29 Песок и гравий 34 Портланд – цемент 45 Кирпич Гранит 170 Зольная пыль 341 Глинозем Фосфогипс 574 Кальций-силикатный шлак 2140 Отходы урановых обогатительных предприятий 4625 Шлак из доменной печи 330 Известь Бетон из обычных материалов Бетон, содержащий глинистые сланцы (Швеция) 480 Средняя удельная радиоактивность строительных материалов Примечание. В таблице представлены материалы НКДАР ООН, 1982 г.

Нормативы равновесной концентрации радона в воздухе жилых помещений (Бк/м3) СтранаСуществующие здания Проектируемые здания Швеция100 Финляндия США80- Канада400- Германия200- Великобритания200- Россия МКДАР (рекомендации)200100

В качестве других источников земной радиации следует назвать каменный уголь, фосфаты и фосфорные удобрения, природный газ, водоемы и др. В целом естественные источники ИИ ответственны примерно за 90 % годовой эффективной эквивалентной дозы облучения, из которой на долю земных источников приходится 5/6 частей (в основном за счет внутреннего облучения), на долю космических источников – 1/6 часть (в основном путем внешнего облучения).

Эффективные эквивалентные дозы человека от природных (естественных) источников ИИ Источники радиации Среднемировые данные Россия мЗв\год% % Космические лучи0,35514,80,32010,9 Гамма-излучение Земли0,41017,10,41014,0 Внутреннее облучение0,35514,80,36212,3 Излучение стройматериалов (радон) 1,28053,31,85062,8 ИТОГО2, ,942100

Доля разных источников излучения в облучении человека