Земная радиация

В любой почве, в воздухе, в воде, в живых организмах всегда име­ются в незначительных количествах радионуклиды, но больше всего их в гранитах, в глиноземах, в песчаниках, в известняках. Возраст Земли 5,3 млрд. лет, поэтому на Земле сохранились только радионуклиды с большим периодом полураспада, остальные распались.

Радионуклиды земного происхождения подразделяются на радионуклиды средней части Периодической таблицы Д.И.Менделеева и на радиоактивные се­мейства.

Родоначальником семейства урана - тория является уран-238 с пери­одом полураспада 4,5 млрд. лет (приложение 3).

Родоначальником семейства тория является торий-232 с периодом по­лураспада 10 млрд. лет (приложение 4).

Родоначальником семейства актиния является уран-235 с периодом полураспада 700 лет (приложение 5).

Конечный продукт распада всех семейств - свинец.

Ниже приведен пример радиоактивного семейства (ряда) урана – 235.

РАДИОАКТИВНОЕ СЕМЕЙСТВО УРАНА-235 (ряд актиноурана)

²³⁵ U(T_1/2 = 7,1 x 10⁸ лет)

⁹² ¯

a

¯

²³¹ Th(T_1/2=25,7 часа)

⁹⁰ ¯

b

¯

²³¹ Pa(3,4x10⁴ лет)

⁹¹ ¯

a

¯

²²⁷ Ас(T_1/2=21,6 года)

⁸⁹

b a

(T_1/2=18,2 суток)²²⁷ Th ²²³ Fr(T_1/2=22 минут)

^{90 87}

a b a

(T_1/2=11,7 суток)²²³ Ra ²¹⁹ At(T_1/2=0,9 минуты)

^{88 85}

a a

(T_1/2=3,92 секунд)²¹⁹Rn ²¹⁵ Bi(T_1/2=8 минут)

^{86 83}

a b

(T_1/2=1,8´10^-3 секунды)²¹⁵ Po

⁸⁴

b a

(T_1/2=10^-4 секунды)²¹⁵ At ²¹¹ Pb(T_1/2=36,1 минуты)

^{85 82}

a b

(T_1/2=2,16 минуты)²¹¹ Bi ²⁰⁷ Tl(T_1/2=4,79 минуты)

^{83 81}

b b

(T_1/2=0,52 секунды)²¹¹ ₈₄Ро

a

²⁰⁷ ₈₂Pb(стабильный)

Во всех трех семействах один из продуктов распада - газ. В семействе урана это радон, в семействе тория - торон, в семействе актиния - актион. Последние два изотопы радона. Именно газ попадает в воздух, почву, растворяется в воде и попадает наконец в организм человека.

В Республике Беларусь таким газом является радон. Чело­век половину земной радиации получает именно от радона. Радон повсе­местно выделяется из земли, воды, стройматериалов.

Анализ показывает, что в типичный дом поступает радона: из почвы - 70%, из внешнего воздуха - 13%, из стройматериалов - 7%, из воды - 5-10%, из природного газа - 4%, от других источников - 2%.

Это бесцветный инертный газ, не имеющий вкуса и запаха, тяжелее воздуха примерно в 7,5 раз. Являясь, альфа-излучателем радон является причиной за­болеваний раком легких, желудка и других органов. Особенно опасен радон для легких, надпочечников, гонад и костного мозга.

Следует помнить, что концентрация радона в закрытых помеще­ниях летом выше не менее чем в 8 раз, а в зимнее время выше в 5000 раз по сравнению с минимальным фоном. Обычно концентрация радона на кухне примерно в 40 раз выше, чем в жилой ком­нате. Высокое содержание радона в ванне, в спальных помещениях. Исследования в квартирах жителей г.Минска и некоторых других городов показали, что в ванной комнате объемная активность составила 8,5 - 9 кБк/м³, на кухне - 3 - 3,5 кБк/м³, в жилых помещениях 0,2 кБк/м³.

Дождь, снег, мороз и повышение атмосферного давления снижают интенсивность эксгаляции, тогда как повышение температуры и увеличение скорости ветра вызывают ее усиление. Следовательно, концентрация радона в почве больше зимой и в периоды дождей. Перенос и рассеяние радона в воздухе зависят от вертикального градиента температур, направления и силы ветра, турбулентности воздуха. Суточный максимум наблюдается в ночные часы и максимум днем.

С геологической точки зрения около 40% территории Республики Беларусь являются потенциально радоноопасными. Исследования содержания радона в квартирах в летнее время показали, что оно по Минску и в большинстве городов составляет 30 - 35 Бк/м³, но в Дзержинском районе Минской области оно достигало 400 Бк/м³.

МКРЗ рекомендует для вновь строящихся зданий уровень не выше 100 кБк/м³.

Для ослабления воздействия радона на организм человека необходимо проветривать помещения не менее 5 часов в сутки, во время кипения воды в чайнике или другой закрытой посуде необходимо открывать на несколько секунд крышку, чтобы радон испарился из воды. Сушка белья должна быть вне помещений, а после стирки ванна должна быть хорошо провет­рена. Следует помнить, что и при сжигании газа на кухне также необхо­димо проветривать помещение, так как из природного газа также выделяется радон. Так как, радон является альфа-излучателем и выделяется, в том числе и из стен, то их рекомендуется или красить или оклеивать обоями.

Радиационный фон в различных районах земного шара разный. Есть районы в Индии, Бразилии, Иране, Франции, Италии, ЮАР, Канаде, Че­хии, Нигерии и др., где средние значения земной радиации выше нормы в 200 - 1000 раз, а люди получают дозу до 8 рад/год. У людей, проживающих в этих районах, состояние здоровья не хуже, чем у людей, проживающих в условиях нормального радиационного фона (мощность дозы не превышает 20 мкР/ч), но люди переехавшие для проживания из районов с нормальным радиоактивным фоном в районы с повышенным ра­диоактивным фоном обычно чаще болеют, в том числе и онкологическими заболеваниями.

Как уже отмечалось, в средней части таблицы Менделеева находятся 12 радионуклидов с большим периодом полураспада, это: калий-40, каль­ций-28, церий-132, индий-115, лантан-138, рубидий-87 и другие. Однако, только калий-40 и рубидий-87 оказывают существенное влияние на здоровье человека, так как являются элементами биологической ткани. В Республике Беларусь радионуклиды находятся, в основном, в верхнем 30-сантиметровом слое почвы, на некоторых участках, например активность калия-40 достигает 1 - 2 Ки/км². Содержание радионуклидов почвах и в некоторых веществах приведено в таблицах 1.7 и 1.8. Распределение активности некоторых радионуклидов в биосфере представлено в таблице 1.9. Калий-40 претерпевает бета-распад, период полураспада 1,32*10⁹ лет и является источником бета - и гамма-излучения. Являясь элементом биологической ткани калий-40, попадает в растения, в организм животных и человека. Содержание калия-40 в окружающей среде показано в таблице 1.10., а средняя удельная активность калия-40 и рубидия-87 представлена в таблице 1.11.

По подсчетам НКДАР ООН средняя эффективная доза внешнего облучения, которую человек получает за год от земных источников естественной радиации, составляет 0,35 мЗв.

Таким образом, человек ежегодно получает примерно 45% дозы от природных источников и 55% дозы от искусственных источников излучения. При этом от природных источников человек получает: 1/3 дозы от косми­ческого излучения, 1/3 дозы от излучения радиоактивных веществ в почве и 1/3 дозы от компонентов органических веществ.

Наша справка. Человек является источником ионизирующих излучений. Можно показать, что радиоактивность тела человека массой 75 кг составляет в среднем 8700Бк. Больше всего в организме человека накапливается углерода-14 и калия-40. Обычно за 55 лет жизни человек получает дозу 10 мЗв. Каждый человек, являясь источником радиоактивных излучений облучает своих близких.

Таблица 1.7.