К природным источникам облучения человека относят следующие

1. Космическое излучение. Доза космогенных радионуклидов практически полностью обусловлена воздействием изотопа углерода14 (14С), образующегося при взаимодействии космического излучения с атмосферным воздухом, и составляет 12 мкЗв/год.

2. Ингаляция. Наибольший вклад в суммарную дозу облучения населениядает ингаляция долгоживущих природных радионуклидов уранового ряда изотопов радия, их короткоживущих дочерних продуктов, находящихся в воздухе помещений и атмосферном воздухе, а также радионуклидов ториевого ряда. Эта доза обусловлена облучением легочного эпителия короткоживущими дочерними продуктами радона222 (222Rn), а также дозой, полученной за счет растворения газообразного 222Rn в крови и последующего облучения внутренних органов человека. Суммарная эффективная доза при ингаляции составляет около1260 мкЗв/год.

3. Поступление с пищей и водой. Доза внутреннего облучения за счет поступления природных радионуклидов с водой и пищей включает две составляющие:

а) доза, обусловленная воздействием калия40 (40К). Эта доза практически одинакова для всех людей и не может быть существенно изменена. Содержание стабильного калия39 (39К) в организме человека регулируется водносолевым балансом. Калий40 поступает и выводится из организма в постоянном соотношении со стабильным калием. Поэтому содержание 40К в организме человека постоянно и не зависит от его поступления в организм;

б) доза, создаваемая радионуклидами уранового и ториевого рядов. Эта доза пропорциональна годовому поступлению указанных радионуклидов с продуктами питания и водой. Среди радионуклидов уранового и ториевого рядов наибольший вклад в облучение людей вносят свинец210 (210РЬ), который возникает при распаде 222Rn и его короткоживущих дочерних продуктов, содержащихся в атмосферном воздухе. Свинец210 и образующиеся при его распаде висмут210 (2l0Bi) и полоний210 (210Ро) осаждаются на земную поверхность, создавая глобальные выпадения природных радионуклидов, что приводит к радиоактивному загрязнению воды, поверхности водоисточников, травы и сельскохозяйственных растений.

Несмотря на то, что основная часть дозы внутреннего облучения населения обусловлена поступлением природных радионуклидов с пищей, их содержание в продуктах питания в настоящее время не нормируется.

Наибольшая доза облучения населения искусственными источниками создается при использовании излучения в медицине, в первую очередь при проведении рентгенодиагностических процедур. Вторыми по значимости являются глобальные выпадения радионуклидов, в основном цезия137 (137Cs) и стронция90 (90Sr), в результате испытаний ядерного оружия в атмосфере. Наибольшая создаваемая ими доза была зафиксирована в 1963 г. (140 мкЗв/год). После запрещения ядерных испытаний она непрерывно снижается и на сегодняшний день составляет 5 мкЗв/год.

Доза облучения населения, проживающего на территориях, подвергшихся радиоактивному заражению, составляет 2 мкЗв/год. В основном эта доза обусловлена последствиями Чернобыльской аварии 1986 г. Дозы от всех остальных аварий значительно ниже: текущие выбросы и сбросы АЭС и других радиационных объектов дают крайне малый вклад в среднюю дозу облучения населения.

На сегодняшний день, наиболее опасными для организма человека техногенными радионуклидами являются радионуклиды l37Cs и 90Sr, период полураспада которых составляет приблизительно 30 лет. Это означает, что через 30 лет после аварии на Чернобыльской АЭС, т. е. к 2016 г., распадется только половина ядер атомов этих элементов, а к 2190 г. останется около 1 % нераспавшихся ядер атомов (закон распада радиоактивных элементов является обратноэкспоненциальной зависимостью).

Биологическое воздействие ядерных излучений на живые объекты включает два этапа:

1) первичное действие излучения на биохимические процессы, функциии структуры органов и тканей;

2) нейрогенные и гуморальные сдвиги, возникающие в организме под влиянием радиации: нарушением обмена веществ, ферментативных процессов и пр.

В результате взаимодействия излучений с биосредой живому организму передается определенная доля энергии. Основная величина, характеризующая действие излучения на организм, находится в прямой зависимости от количества поглощенной энергии.

При одних и тех же количествах радиации внутреннее облучение во много раз опаснее внешнего, так как, вопервых, резко увеличивается время облучения изза того, что попавшие внутрь организма радионуклиды вступают в химическую связь с различными элементами ткани и медленно из нее выводятся; вовторых, расстояние от источника облучения до облучаемой ткани уменьшается практически до нуля. Радионуклиды отлагаются внутри организма неравномерно и могут концентрироваться вблизи особо чувствительных к излучению и важных для жизнедеятельности органов или непосредственно в них (критические органы — красный костный мозг, щитовидная железа, половые органы, селезенка).

Результатом биологического действия радиации является нарушение нормальных биохимических процессов с последующими функциональными и морфологическими изменениями в клетках и тканях, определяющими в конечном счете механизм развития и специфику патологического процесса. Под действием радиации в организме образуются токсические вещества (радиотоксины), вызывающие качественные и количественные изменения биологических свойств крови, лимфы, тканевой жидкости и других сред. К токсичным агентам можно отнести гормоны, ферменты, продукты обмена веществ и распада тканей. Например, при облучении увеличивается выделение надпочечных гормонов, что приводит к повышению содержания гликогена в печеночной ткани.

При попадании в организм радиоактивные изотопы любого химического элемента участвуют в обмене веществ точно так же, как и стабильные изотопы данного элемента. Действие радионуклидов, попавших организм, не отличается от действия внешних источников излучения. Их особенностью является лишь то, что они, включаясь в обмен веществ, могут оставаться в тканях в течении длительного времени. Активность радионуклидов нельзя погасить ни химическими, ни физическими средствами.

Цезий137 всасывается в желудочнокишечном тракте полностью, pacnpoстраняется в организме равномерно, преимущественно в мягких тканях. Степень всасывания в кишечнике стронция90 составляет 960 %, так как щелочноземельные элементы образуют труднорастворимые соединения, накапливается в основном в костной ткани. |

Распределение радионуклидов в организме слабо зависит от возраста. Для всех радионуклидов критическими органами являются кроветворная систем и половые железы, так как в них даже при малых дозах радиации происходя существенные изменения. У беременных радиоактивные изотопы проходят через плаценту и откладываются в тканях плода. Наиболее интенсивное всасывние и депонирование происходит у молодого растущего организма. Так, стронций90 сначала в большом количестве откладывается в губчатых, а в дальнейшем — в компактных частях костей. Стронций90 токсичнее цезия137 в 10 pаз и плохо выводится из организма.

Цезий137 поступает в организм человека преимущественно с пищевыми продуктами. Через органы дыхания попадает всего 0,25 % его количества. Цезий137 практически полностью всасывается в пищеварительном канале. Примерно 80 % его откладывается в мышечной ткани, 8 % — в костях. По степени концентрирования цезия137 все ткани и органы распределяются следующим образом: мышцы > почки >печень >кости > мозг>эритроциты>плазма крови. Около 10 % цезия быстро выводитсяиз организма, 90 % его выводится более медленными темпами.

Биологический период полураспада (время, в течение которого радиоактивность вещества в среднем уменьшается вдвое) этого радионуклида у взрослых колеблется от 10 до 200 суток, составляя в среднем 100 суток. Ускорению выведения из организма и замедлению его всасывания в пищеварительном канале способствует увеличение в рационе питания солей калия, натрия, пищевых волокон, пектиновых веществ.

Стронций90 поступает в организм через желудочнокишечный тракт, легкие и кожу. Уровни всасывания стронция из желудочнокишечного тракта колеблются от 5 до 100 %. Стронций быстро всасывается в кровь и лимфу из легких. Независимо от пути поступления в организм растворимые соединения радиоактивного стронция избирательно накапливаются в скелете. В мягких тканях задерживается менее 1 %, остальное количество откладывается в костной ткани, что приводит к формированию в организме участков с высокой радиоактивностью. Биологический период полувыведения стронция90 из организма составляет от 90 до 154 суток.

Наряду с испытаниями ядерного оружия, источниками загрязнсния окружающей среды могут быть:

добыча и переработка урановых и ториевых руд;

обогащение урана изотопом 235U, т. е. получение уранового топлива;

работа ядерных реакторов;

переработка ядерного топлива с целью извлечения радионуклидов для нужд народного хозяйства;

хранение и захоронение радиоактивных отходов.

Определенную радиоактивность имеют такие строительные материалы, мк3в/год: дерево — 0, известняк, песчаник — 0—100; кирпич, бетон — 100200; естественный камень, производственный гипс 200400; шлаковый камень, гранит 4002000. Высокое содержание радона может быть в подземных питьевых водах. Доступным и эффективным средством удаления радона из воды является ее аэрация.

В табл. 1.4 и 1.5 представлены данные о влиянии на человека природных и искусственных источников ионизирующего излучения.

Таблица Природные источники ионизирующего излучения

Таблица Искусственные источники ионизирующего излучения (оценка средних годовых доз)