Источники и особенности радиационного загрязнения окружающей среды

Основные источники адиоэкологической опасности

Источники радиации разделяют на естественные и искусственные (техногенные), созданные человеком. Ниже описываются основные источ­ники ионизирующего, излучения (ИИЙ), а также тот вклад, который они вносят, в среднем, в облучение населения.

Космическая радиация и космические радионуклиды. Космическое пространство пронизывается ионизирующим излучением различного про­исхождения и энергии. Первичная космическая радиация солнечного или галактического происхождения состоит, в основном, из протонов с энерги­ей, изменяющейся в очень широком диапазоне. Вторичная космическая радиация включает продукты взаимодействия первичной радиации и атмо­сферы Земли. Глобальная годовая эффективная доза от космической ра­диации на одного человека составляет около 0,38 мЗв (38 мбэр), однако сильно зависит от абсолютной высоты (например, около 0,27мЗв (27 мбэр) на уровне моря (г. Мехико) и около 2 мЗв (200 мбэр) на высоте 3,9 км над уровнем моря (Ла-Пас, Боливия)). Космическое излучение в результате взаимодействия с элементами в атмосфере образует разнообразные радио­нуклиды. Наиболее значимым является углерод-74, который, попадая в ор­ганизм, приводит к образованию годовой индивидуальной эффективной дозы около 0,012мЗв (1,2мбэр) [1].

Земная радиация. Только долгоживущие радионуклиды с периодом полураспада, соизмеримым с возрастом Земли, до сих пор существуют в ее веществе. Воздействие земной радиации может осуществляться тремя пу­тями: прямое воздействие внешнего облучения, внутреннее облучение при потреблении пищи и внутреннее облучение при вдыхании воздуха. Годо­вая индивидуальная эффективная доза от внешнего облучения составляет около 0,46мЗв (46мбэр), хотя эта величина может значительно изменяться в зависимости от местных геологических условий; в некоторых регионах доза может оказаться больше в 10 раз, а для ряда ограниченных террито­рий - в 100 раз. Доза, вызванная поступлением естественных радионукли­дов из воздуха, продуктов питания и воды (исключая вдыхания радона), составляет около 0,23 мЗв (23 мбэр); калий-40 вместе с радионуклидами уранового и ториевого рядов составляет около 75% от этой дозы. Доза от калия-40 варьируется обычно незначительно, тогда как доза от урана и то­рия может изменяться значительно [2]

Радон представляет собой наиболее опасный природный источник радиации [3]. Он является инертным газом и представлен двумя изотопа­ми: радоном-222, радиологически наиболее значимым (продукт распада радия-226), и радоном-226, который часто называют тороном (продукт распада радия-225). Уровень концентрации радона в помещениях зависит от скорости его образования, определяемой концентрацией радия-226 в почве и других материалах, а также от интенсивности, с которой он пере­носится в воздух помещений и удаляется из них. На эти процессы влияют многие факторы (местные геологические условия, характеристики почвы, строительные материалы, тип постройки, тип вентиляционной системы и т.д.). В зависимости от этих факторов эффективная доза от вдыхания радо-на-222 и его дочерних продуктов оценивается в 1,2 мЗв (120 мбэр) и при­мерно в 0,07 мЗв (7 мбэр) - от вдыхания торона. Однако в некоторых гео­графических районах индивидуальная доза может в 10 раз превышать среднюю. Особенности геологического строения земной коры в регионе, а также тип постройки могут оказаться причиной увеличения дозы внутри помещения в несколько сот раз по сравнению со средними значениями. Поэтому снижение поступления радона в помещение является одной из главных задач в области радиационной экологии.

Основным путем решения этой задачи является оценка потенциаль­ной радоноопасности территорий застройки с целью определения требуе­мой радонозащиты зданий и сооружений. Концептуально подход к оценке потенциальной радоноопасности очевиден. Он должен быть основан на анализе фактических значений объемной активности (OA) радона в возду­хе помещений, изучении зависимости между плотностью потока радона с поверхности грунта и OA радона в помещениях и, наконец, установлении закономерностей процесса выделения радона с поверхности земли.

Искусственные источники. Определение групп населения, подвер­гающихся воздействию облучения от искусственных источников, и оценка степени этого облучения производятся исходя из сведений о способе про­изводства этих источников и характере их использования. Персонал, непо­средственно связанный с производством и применением источников ра­диации, подвергается воздействию облучения в процессе работы. Населе­ние подвергается как прямому (например, в медицине), так и косвенному (например, в результате выброса радиоактивных материалов в окружаю­щую среду при штатной работе ядерных установок или в аварийных си­туациях) воздействию.

В медицине ионизирущее излучение широко применяется как для диагностики, так и при лечении травм и заболеваний (рис.1). Индивиду­альная годовая эффективная доза в Европе при диагностике (рентгеновское излучение при медицинских обследованиях) составляет около 1,1 мЗв (ПО мбэр). Средние дозы в европейских странах сильно меняются (от 0,4 до 1,6 мЗв, или 40-160 мбэр). Индивидуальная эффективность терапии составляет около 0,7 мЗв (70 мбэр) (исключая воздействие на органа или ткани, спе­циально подвергшиеся терапии) и значительно меняется по странам.

Атмосферные испытания ядерного оружия. Атмосферные испы­тания ядерного оружия начались в 1945 г. и продолжались до 80-х гг.; бо­лее интенсивные периоды испытаний приходились на 50-е годы и начало 60-х годов. В результате таких испытаний в атмосферу были выброшены огромные количества радиоактивных продуктов. Прежде чем выпасть на земную поверхность, они равномерно рассеялись в стратосфере в глобаль­ном масштабе. Во время испытаний ядерного оружия в атмосферу выбра­сывались самые разнообразные продукты деления, образовавшиеся при взрыве, но современное глобальное загрязнение представлено наиболее долгоживущими радионуклидами. В основном это цезий-737 и стронций-90, имеющие период полураспада около 30 лет. Наиболее значительное облучение происходило в периоды испытаний ядерного оружия; с прекра­щением испытаний в 60-х гг. оно сильно уменьшилось. Индивидуальная годовая эффективная доза в 7996 г. на 40-50° северной широты (где уровни глобального загрязнения самые высокие) составляет около 0,009 мЗв (0,9 мбэр); при этом основной вклад вносит цезий-757 [4].Удобрения. Большинство разрабатываемых фосфатных месторождений содержат уран в довольно высокой концентрации. В процессе добычи и переработки руды выделяется радон. Удобрения также радиоактивны и содержащиеся в них радиоизотопы проникают из почвы в пищевые культуры. Радиоактивное загрязнение в этом случае обычно незначительно, но возрастает, если удобрения вносят в землю в жидком виде или содержащие фосфаты вещества скармливают скоту.

Другие источники. К другим источники облучения относится про­изводство атомной энергии в мирных и военных целях, исключая топлив­ный цикл (добыча урана, его обогащение, изготовление топлива, работа реактора, регенерация топлива и т.д.), производство ядерного оружия и ра­диоизотопов, падение спутников с ядерными двигателями, использование промышленных источников радиации (например, промышленная радио­графия, стерилизация, скважинный каротаж) и т.д. В целом, за исключени­ем крупных аварий (таких как Чернобыльская), влияние этих источников на формирование полной индивидуальной дозы по сравнению с другими источниками облучения невелико. По состоянию на конец 80-х - начало 90-х гг. годовая индивидуальная эффективная доза, вызванная производст­вом атомной энергии, оценивается в 0,1 мкЗв, а вызванная производством радиоизотопов - в 0,02 мкЗв. Несколько более высокие дозы получают лю­ди, проживающие вблизи ядерных установок. Так, проживающие вблизи работающих ядерных реакторов, могут получить дозу до 1-20 мкЗв, про­живающие вблизи крупных регенерационных установок - до нескольких сот мкЗв (несколько десятков мбэр). Источником облучения являются и многие общеупотребительные предметы, содержащие радиоактивные ве­щества. Едва ли не самый распространенный - часы со светящимся цифер­блатом. Они дают годовую дозу, в 4 раза превышающую обусловленную утечками на АЭС. Обычно при изготовлении таких часов используют ра­дий, что приводит к облучению всего организма, хотя на расстоянии 1 мот циферблата излучение в 10 ООО слабее, чем на расстоянии 7 см. Сейчас пы­таются заменить радий тритием, облучение от которого меньше. Радиоак­тивные изотопы используют также в светящихся указателях входа-выхода, компасах, телефонных дисках, прицелах и т.д.