Радиационный фон и его виды: Радиационный фон — виды, польза, вред для человека

Радиационный фон — виды, польза, вред для человека

Все существующие на нашей планете живые организмы так или иначе постоянно подвергаются постороннему влиянию на них радиоактивных веществ. Однако некоторые их этих веществ являются естественными облучениями, которые выделяются из природных залежей, космических реакций и радиоактивных волн. Другой же тип радиоактивного влияния попадает в организм живых существ по причине технического развития и постоянного функционирования на планете большого количества заводов, фабрик, биологических станций и химических производств.

Так или иначе, каждое существо, которое населяет планету Земля, является жертвой радиоактивного влияния и радиационного фона. Сила и количество такого облучения зависит напрямую от характера контакта с ионизирующим веществом и его концентрацией на определенном участке территории.

К примеру, если человек будет долгое время проживать непосредственно в зоне повышенной нормы радиационного фона, он скорее всего вскоре будет страдать некими заболеваниями и жизнь его не будет длинной.

Проживет такой человек в два-три раза меньше, нежели тот, который на протяжении своей жизни облучается в норме. Влияние допустимой дозы радиации для человека на организм также может зависеть от образа жизни живого существа, его питания, профилактических мероприятий и генетической предрасположенности к восприятию радиации.

Радиационный фон и допустимый уровень природной радиации в стандартной терминологии определяют общий уровень радиации, который выделяется в процессе естественного излучения природных источников, космических процессов и земных тел. Радиационный фон и естественный фон радиации в рентгенах также включает в себя уровень радиации, который повышается в результате деятельности человека и рассеивается по мере своего производства в биосфере, окружающей планету.

Следует сказать о том, что на определение радиационного фона и допустимого значения радиационного фона для человека не влияют такие факторы, как количество радиации, которое получают люди, работающие непосредственно на заводах или фабриках с ионизирующими веществами, а также тот уровень радиации, который применяется человечеством в целях лечения или диагностики различных заболеваний (рентген).

Какие бывают виды радиационного фона?

Ввиду того, что радиационный фон и норма радиации мкр/ч для человека могут формироваться по целому ряду причин и от разных источников, ученые сегодня могут выделить несколько его разновидностей:

• Естественный фон радиации – тот, который формируется вследствие излучения природных пород, космических тел, естественных природных процессов. Естественный радиационный фон в норме составляет до 10 рентген.
• Искусственный радиационный фон – появляется и накапливается в результате техногенной деятельности человека.
• Технологический фон радиации – максимально повышенный и видоизмененный радиационный фон, который чаще всего регистрируется при возникновении техногенных катастроф и выброса в атмосферу повышенного количества ионизирующих веществ.

Следует сказать, что в общепринятой терминологии и научных источниках ученые выделяют две основные группы радиационного фона: естественный и искусственный.

Что является естественным фоном радиации? Основной объем радиационного фона состоит, по общепринятым подсчетам и статистическим исследованиям, из естественного излучения. При этом на человека могут оказывать влияния радиационные излучения из природных пород, космических взрывов и воздушных тел, подземных источников и некоторых элементов коры. Важно отметить, что внутри человеческого организма также содержится немалое количество радионуклидов, обладающих радиационным фоном.

Из этого следует, что человек всю свою жизнь находится под воздействием внутренней и внешней радиации и нормального радиационного фона. Однако лучевая болезнь может развиться только от особенно сильного и агрессивного радиационного воздействия. Естественные источники радиации и допустимая доза радиации для человека в год поражают человеческий организм примерное на 78% от общей массы получаемого облучения.

Закажите бесплатно консультацию эколога

Нажимая кнопку «Отправить», я даю свое согласие на обработку моих персональных данных, в соответствии с Федеральным законом от 27.07.2006 года №152-ФЗ «О персональных данных», на условиях и для целей, определенных в Согласии на обработку персональных данных

Что такое внешний и внутренний радиационный фон?

Как уже было сказано выше, человеческий организм постоянно находится под влиянием сразу нескольких радиационных полей и систем. И хотя количество получаемого облучения и нормы радиации, как правило, не превышают дозволенных и безопасных норм, все же стоит разобраться в том, какой радиационный фон влияет на жизнедеятельность и в чем он обычно измеряется.

Различают следующие типы радиационного излучения:

• Облучение внешнего типа. Этот радиационный фон и безопасная доза радиации для человека находится за пределами человеческого организма. Избежать такого облучения практически невозможно, так как человек на протяжении своей жизни постоянно находится в разных радиоактивных полях и так или иначе получает определенные дозы радиации. Контролируемым радиационным полем могут быть гамма-лучи или же рентген, через который проходит каждый без исключения человек. Альфа-излучение в случае внешнего радиационного фона имеет настолько слабое влияние, что оно не учитывается при диагностических проверках и измерениях силы наружного радиационного фона и нормы радиации для человека.
• Радиационный фон внутреннего типа. Эта доза радиации и допустимые дозы радиации согласно таблице могут восприниматься человеческим организмом в случае появления или длительного нахождения в его организме вещества или элемента с радиоактивным влиянием.
  

Стоит сказать о том, что внутренний радиационный фон нельзя никак устранить или снизить до тех пор, пока вещество с повышенной активностью естественным путем не распадется или же не будет устранено и выведено из тела.

Чему в рентгенах равен естественный фон радиации? Важным моментом в этой ситуации является то, что характер влияния на организм такого излучения и тяжесть его повреждений зависит напрямую от самого элемента, силы его излучения, энергии и периода, необходимого для полного или частичного распада.

Польза естественного радиационного фона

На протяжении последних десятков лет ученые проводили множество исследований, пытаясь понять суть и характер воздействия на человеческий организм естественного радиационного фона. Сегодня ученые могут с уверенностью заявить о том, что такой вид радиационного излучения и допустимый годовой уровень радиации для детей являются максимально безопасными и даже необходимыми факторами жизнедеятельности и активности многих живых существ на планете. Природный баланс делает уровень такого радиационного фона максимально безопасным для человеческого организма.

При этом слабые дозы естественной радиации способствуют многим мутациям, помогают эволюционировать отдельным видам живых существ, развиваться на протяжении сотен лет и приобретать новые формы и особенности. Как заявляют многие современные ученые, многолетние мутации и изменения клеток в результате естественного радиационного фона в свое время повлияли на эволюцию большинства живых существ на планете и, может быть, даже были причиной и главным двигательным фактором появления человека как отдельного вида.

Следует отметить, что естественный радиационный фон и допустимые значения доз ионизирующего излучения не являются стабильным и неизменным показателем. На протяжении жизни и функционирования живых существ, биологических масс и космических процессов уровень радиации постоянно меняется. На силу излучения и допустимый уровень радиации в квартире могут оказывать влияние как глобальные факторы (взрывы космических тел), так и локальные события (ядерные взрывы, катастрофы на АЭС).




Как человек воспринимает радиационный фон?

Человеческий организм не способен воспринимать и контролировать уровень получаемой дозы радиации до того момента, пока ионизирующие вещества не начинают причинять вред организму и провоцировать появление побочных симптомов или прямых признаков заболеваний лучевой болезнью.

Наиболее активными полями радиоактивных изменений естественного типа принято считать такие страны, как Индия, Бразилия, Иран, Египет, США, Франция и Украина. Во многих областях постоянно наблюдается усиленная активность вулканов и вулканических пород, а соответственно — и колебание радиационного фона и смены интенсивности излучений. Однако люди, проживающие в этих странах, не могут ощущать и фиксировать степень меняющегося излучения без специально разработанных для этого приборов.

В результате естественных процессов и активности земной коры многие жители планеты могут получать больший уровень радиации, в зависимости от места, где они проживают. Лаборатория ЭкоТестЭкспресс поможет вам провести качественную диагностику радиационного фона в выбранном вами месте, а также проанализировать степень воздействия ионизирующих веществ на человеческий организм.

Радиационный фон. Виды радиационного фона и их опасность

Давайте определимся с предполагаемой годовой дозой радиации, получаемой человеком постоянно, которую обеспечивает радиационный фон. И разберемся, стоит ли опасаться рентгеновского снимка, полета на самолете и т.д.

Вокруг нас существует огромное множество источников радиации, как естественного, так и техногенного происхождения, с которыми мы живем изо дня в день. Здесь перечислены основные источники и то, какое излучение они обеспечивают.

Радиация в воздухе

Самый существенный источник природного радиационного фона находится в воздухе и представляет собой радон – радиоактивный газ. Радон и его изотопы, родительские радионуклиды, продукты распада обеспечивают среднюю вдыхаемую дозу в 1 260 микрозиверт (мкЗв) в год. В России средняя индивидуальная доза облучения по данным за 2001 – 2010 гг.: 1 980 мкЗв в год. Это составляет большую часть всей дозы радиации, которую в среднем получает человек от природных и техногенных источников. Радон распределяется неравномерно и его концентрация зависит от различных факторов. Он является продуктом распада урана, который довольно распространен в земной коре, его наибольшие концентрации сосредоточены в рудоносных породах. Радон просачивается из этих пород в атмосферу, в грунтовые воды или в здания. При дыхании он и продукты его распада попадают в легкие, где они остаются в течение определенного периода времени. Существуют области, где радон представляет собой существенную угрозу для здоровья. В зданиях Скандинавии, США, Чехии и Иране зафиксирована концентрация радона, превышающая среднее значение более чем в 500 раз.

Космическая радиация

Это излучение из космоса, от Солнца и других звезд. Оно частично задерживается атмосферой Земли. Поэтому, чем больше высота, тем меньше имеется воздуха для его задержания и тем больше космическая радиация. Доза радиации изменяется приблизительно от 250 мкЗв в год на уровне моря до 500 мкЗв в год на высоте 1 км. Ориентировочно примем дозу радиации в размере 390 мкЗв.

При полете на самолете человек получает несколько повышенную дозу радиации, обычно она составляет 5 мкЗв за час полета. Средняя дополнительная доза радиации для летного состава составляет 2 190 мкЗв в год.

Радиационный фон Земли

Радиационный фон Земли связан с излучением урана, тория и других радиоактивных веществ, которые встречаются в почве. Среднее значение составляет около 480 мкЗв в год, причем это значение гораздо меньше вдоль побережий.

В Индии и Бразилии, которые имеют высокие уровни тория в грунте, дозы могут быть значительно выше. В штатах Керала, Индия и Минас-Жерайс, Бразилия фон составляет около 10 000 мкЗв в год.

Фон радиации в еде

Продукты в натуральном виде содержат углерод-14, который является радиоактивным, радиоактивный изотоп калий-40, а также другие радиоактивные изотопы. С пищей и водой человек получает около 290 мкЗв в год. Кроме того, некоторые растения и животные накапливают в себе большее количество радиоактивных веществ, следовательно, при их потреблении доза получается больше. Картофель, бобы, орехи, подсолнечные семечки имеют уровень радиации выше среднего. В человеке содержится калий-40 (30 мг), углерод-14 (10−8 г) и другие радионуклиды. Это приводит к тому, что каждый человек также имеет радиационный фон.

Радиация от медицинских процедур

По некоторым оценкам, глобальное среднее воздействие на человека искусственной радиации составляет 600 мкЗв, в первую очередь оно связано с проведением медицинских процедур. Количество получаемого облучения в значительной степени зависит от оборудования и специфики медицинского обслуживания. В разных странах оно разное. В США, например, среднее количество получаемого облучения значительно выше, оно составляет 3000 мкЗв в год. В России оно значительно меньше.

• Типичный рентген грудной клетки – 30 — 300 мкЗв.
• Стоматологический рентген — 5 до 10 мкЗв.
• Другие антропогенные причины получения радиации: курение, радиоактивные строительные материалы, исторические испытания ядерного оружия, аварии на АЭС и функционирование АЭС.

Потребительские товары

Сигареты, строительные материалы и т.д. имеют также уровень радиационного фона. Сигареты содержат полоний-210, продукт распада радона, который содержится в листьях табака. Очень активные курильщики, выкуривающие по 1,5 пачки в день, получают дозу облучения 60 000 мкЗв в год. Поскольку доза радиации получается курильщиком локально в бронхах легких, то ее нельзя сравнивать с допустимыми нормами радиации, так как они рассчитаны на действие радиации на тело целиком.

По некоторым оценкам, потребительские товары дают 130 мкЗв в год.

Применение ядерного оружия

Надземные ядерные взрывы между 1940 и 1960 гг. привели к выбросу значительного количества радиоактивных веществ. Некоторые загрязнения являются локальными, некоторые распространились по всему миру. В 1963 г. эти загрязнение достигло своего пика. Они давали уровень радиационного фона около 150 мкЗв в год. И составляли около 7% от среднего радиационного фона всех источников. К 2000 году во всем мире радиационный фон, связанный с этими загрязнениями, снизился до 5 мкЗв в год.


Аварии на АЭС

В нормальных условиях ядерные реакторы выпускают небольшое количество радиоактивных газов, которые создают ничтожно-маленький уровень радиации. Большие выбросы радиоактивности на АЭС крайне редки. До настоящего времени было две крупных аварии на АЭС – это авария на Чернобыльской АЭС и Фукусима I. Эти аварии привели к существенному загрязнению окружающей среды.

Жители пострадавших районов от аварии на Чернобыльской АЭС получили общую дозу от 10 000 до 50 000 мкЗв за 20 с лишним лет, при этом большая часть дозы была получена в первые годы после катастрофы. Ликвидаторы получили дозу более 100 000 мкЗв. Из-за острой лучевой болезни скончалось 28 человек. Сейчас доза радиации по всему миру от Чернобыльской аварии составляет около 2 мкЗв.

Фон радиации от чернобыльской АЭС

Жители пострадавших районов от аварии на Фукусима I в общем получили дозу между 1 000 и 15 000 мкЗв. 167 ликвидаторов получили дозы выше 100 000 мкЗв, и 6 из них получили дозу более 250 000 мкЗв.

Средняя доза от аварии на АЭС Три-Майл-Айленд составила 10 мкЗв.

Кроме гражданских аварий, указанных выше, было несколько аварий, связанных с военными объектами, таких как авария в Уиндскейле, загрязнения реки Теча ядерными отходами производственного объединения Маяк, и Кыштымская авария.

Радиационный фон на действующих АЭС

Рядом с АЭС, как правило, создается дополнительный фон порядка 0,1 мкЗв в год (очень небольшой), средняя доза получаемая людьми, живущими возле ТЭЦ, работающих на угле, в три раза выше!

Радиация на рабочем месте

Международная комиссия по радиологической защите (МКРЗ) рекомендует ограничить воздействие радиации на месте работы до 50 000 мкЗв в год, и 100 000 мкЗв за 5 лет.

Также есть и другие техногенные источники, например, такие как просмотр телевизора, который дает около 10 мкЗв в год. Оставим на прочие источники 1%.

В результате получается, что норма радиационного фона составляет около 3 300 мкЗв в год без учета воздействия медицинских процедур (0,38 мкЗв в час) и 3 900 мкЗв с учетом воздействия медицинских процедур. Но надо учитывать, что эти значения сильно зависят от условий местности, высоты и т.д., поэтому везде свой радиационный фон.


Опасен ли рентгеновский снимок и полет на самолете

Безопасным считается уровень радиации примерно до 0,5 мкЗв в час. Но люди могут без особого вреда своему здоровью переносить излучение в 10 мкЗв в час в течение нескольких часов. Поэтому полет на самолете, который дает дополнительно 5 мкЗв в час, не причиняет особого вреда человеку, однако больше 72 часов в месяц летать не рекомендуется. Поглощённая доза облучения, накапливаемая в организме в течение жизни, не должна превышать 100 000 -700 000 мкЗв.

Стоит ли опасаться рентгена? Если делать его раз в год, то доза радиации получается малой по сравнению с воздействием остальных источников радиации, и организм может ее перенести. Особенно если исследование производится современным оборудованием, которое создает минимальную дозу облучения от 30 мкЗв. И зачастую рентген позволяет избежать гораздо большего зла, чем может причинить эта процедура.

Чего действительно стоит опасаться, так это высокой концентрации радона в помещениях, поэтому их необходимо хорошо проветривать, особенно в тех местностях, где его концентрация повышена.

Какие бывают виды излучения?

Версия для печати

В предыдущих курсах Science 101 мы говорили о том, из чего состоят атомы, химические вещества, материя и ионизирующее излучение. Теперь давайте рассмотрим различные виды излучения.

Существует четыре основных типа излучения: альфа, бета, нейтроны и электромагнитные волны, такие как гамма-лучи. Они различаются массой, энергией и глубиной проникновения в людей и предметы.

Первая — альфа-частица. Эти частицы состоят из двух протонов и двух нейтронов и представляют собой самый тяжелый тип радиационных частиц. Многие из встречающихся в природе радиоактивных материалов в земле, такие как уран и торий, испускают альфа-частицы. Примером, с которым знакомо большинство людей, является радон в наших домах.

Второй вид излучения — это бета-частицы. Это электрон, не связанный с атомом. Он имеет небольшую массу и отрицательный заряд. Тритий, который вырабатывается космическим излучением в атмосфере и существует повсюду вокруг нас, испускает бета-излучение. Углерод-14, используемый для радиоуглеродного датирования окаменелостей и других артефактов, также испускает бета-частицы. Датирование по углероду просто использует тот факт, что углерод-14 является радиоактивным. Если вы измерите бета-частицы, это скажет вам, сколько углерода-14 осталось в ископаемом, что позволит вам рассчитать, как давно организм был жив.

Третий — нейтрон. Это частица, не имеющая никакого заряда и присутствующая в ядре атома. Нейтроны обычно наблюдаются при расщеплении или делении атомов урана в ядерном реакторе. Если бы не нейтроны, вы бы не смогли поддерживать ядерную реакцию, используемую для выработки энергии.

Последний вид излучения — это электромагнитное излучение, такое как рентгеновские и гамма-лучи. Это, вероятно, самый известный тип излучения, потому что он широко используется в лечении. Эти лучи подобны солнечному свету, за исключением того, что они обладают большей энергией. В отличие от других видов излучения, здесь нет ни массы, ни заряда. Количество энергии может варьироваться от очень низкого, как в стоматологических рентгеновских снимках, до очень высокого уровня, наблюдаемого в облучателях, используемых для стерилизации медицинского оборудования.

Как уже упоминалось, эти разные виды излучения распространяются на разные расстояния и обладают разной способностью проникать в зависимости от их массы и
их энергия. На рисунке (справа) показаны различия.

Нейтроны, поскольку они не имеют никакого заряда, не очень хорошо взаимодействуют с материалами и пройдут очень долгий путь. Единственный способ остановить их — использовать большое количество воды или других материалов, состоящих из очень легких атомов.

С другой стороны, альфа-частица, поскольку она очень тяжелая и имеет очень большой заряд, совсем не улетает далеко. Это означает, что альфа-частица не может пройти даже через лист бумаги. Альфа-частица вне вашего тела не проникнет даже через поверхность вашей кожи. Но, если вы вдыхаете или проглатываете материал, который испускает альфа-частицы, могут подвергаться воздействию такие чувствительные ткани, как легкие. Вот почему высокий уровень радона считается проблемой в вашем доме. Способность так легко останавливать альфа-частицы полезна в детекторах дыма, потому что небольшого количества дыма в камере достаточно, чтобы остановить альфа-частицу и вызвать тревогу.

Бета-частицы летят немного дальше, чем альфа-частицы. Вы могли бы использовать относительно небольшое количество щита, чтобы остановить их. Они могут попасть в ваше тело, но не могут пройти весь путь. Чтобы быть полезными в медицинской визуализации, бета-частицы должны высвобождаться материалом, который вводят в организм. Они также могут быть очень полезны в терапии рака, если вы можете поместить радиоактивный материал в опухоль.

Гамма-лучи и рентгеновские лучи могут проникать сквозь тело. Вот почему они полезны в медицине — чтобы показать, сломаны ли кости или где есть кариес, или определить местонахождение опухоли. Экранирование плотными материалами, такими как бетон и свинец, используется, чтобы избежать облучения чувствительных внутренних органов или людей, которые могут работать с этим типом излучения. Например, техник, который делает мне рентген зубов, надевает на меня свинцовый фартук перед тем, как сделать снимок. Этот фартук не дает рентгеновским лучам добраться до остальной части моего тела. Техник стоит за стеной, в которой обычно есть свинец, чтобы защитить себя.

Нас окружает радиация (фоновое излучение), но это не повод для страха. Различные виды излучения ведут себя по-разному, и некоторые формы могут быть очень полезными.

Комиссия по ядерному регулированию США является независимым федеральным правительственным органом, ответственным за регулирование коммерческого использования ядерных материалов. Этот документ не защищен авторскими правами и может быть воспроизведен в образовательных целях.

Последняя проверка/обновление страницы Четверг, 19 марта, 2020

Обзор естественного радиационного фона

Adv Biomed Res. 2013; 2: 65.

Опубликовано онлайн 2013 г. 30 июля. DOI: 10.4103/2277-9175.115821

, ^{, 1 и 2}

Информация Авторская информация Примечания Статья и лицензиат. и примерно 82% неконтролируемых доз облучения, поглощенных человеком, возникают из естественных источников, таких как космические, земные, и облучения от ингаляционных или поглощаемых источников излучения. В последние годы было проведено несколько международных исследований, в которых сообщалось о различных значениях влияния радиационного фона на здоровье человека. Гамма-излучение, испускаемое природными источниками (фоновое излучение), в значительной степени обусловлено первичными радионуклидами, в основном ²³² Th и ²³⁸ U и продукты их распада, а также ⁴⁰ K, которые существуют в следовых количествах в земной коре. Их концентрации в почве, песках и горных породах зависят от местной геологии каждого региона мира. Природные радиоактивные материалы обычно содержат радионуклиды земного происхождения, оставшиеся со времен сотворения Земли. Кроме того, наличие некоторых родников и карьеров увеличивает мощность дозы радиационного фона в некоторых регионах, которые известны как районы с высоким уровнем радиационного фона. Тип строительных материалов, используемых в домах, также может влиять на мощность дозы фонового излучения. В настоящей обзорной статье учтены все естественные излучения, включая космическое, земное и пищевое.

Ключевые слова: Фоновое излучение, космическое, здоровье человека, земное

В окружающей среде можно обнаружить более шестидесяти радионуклидов, которые можно разделить на три основные категории: первичные (сформировавшиеся до сотворения земли), космогенные (которые образованные в результате взаимодействия космических лучей) и антропогенные (которые образовались в результате деятельности человека; они незначительны по сравнению с природными). Радионуклиды естественным образом содержатся в воздухе, почве, воде и пищевых продуктах.

Естественная радиоактивность распространена в горных породах и почве, составляющих планету Земля, в воде и океанах, в строительных материалах и домах. На земле нет места, где не было бы естественной радиоактивности.[1]

Некоторые радиоактивные нуклиды обнаруживаются в почве. Они принадлежат к естественным радионуклидам, таким как члены ряда распада урана и тория. В частности, радиоактивность природной среды и связанное с ней внешнее облучение из-за гамма-излучения зависят от геологических и географических условий и проявляются на разных уровнях в почвах каждого региона мира. [2,3] Конкретные уровни земной радиации взаимосвязаны. к геологическому составу каждого литологически обособленного участка и к содержанию в породе, из которой образовались почвы на каждом участке, радиоактивных элементов тория ( ²³² Th), уран ( ²³⁸ U) и калий ( ⁴⁰ K).

Все строительные материалы содержат различное количество радиоактивности. Например, материалы, полученные из горных пород и почвы, содержат естественные радионуклиды ряда урана и тория и радиоактивный изотоп калия. Также могут присутствовать искусственные радионуклиды, такие как цезий ( ¹³⁷ Cs), образующиеся в результате испытаний оружия и аварии на Чернобыльской АЭС. Все это может быть источниками как внутреннего, так и внешнего радиационного облучения. Внутреннее облучение происходит при вдыхании газообразного радона, а внешнее облучение происходит при излучении проникающих гамма-лучей.[4]

Учитывая, что около 50 % естественного облучения людей приходится на газообразный радон, он является ведущей причиной онкологических больных, страдающих заболеваниями органов дыхания и желудочно-кишечного тракта, а самый высокий процент радона, попадающего в организм человека, приходится на питьевую воду и дыхание . Как только радон в системе водоснабжения достигает потребителей, он может подвергаться воздействию человека через вдыхание и прямое пищеварение. Радон в воде переходит в воздух во время дождей, смыва туалетов, мытья посуды и стирки белья. Аэрозоли имеют тенденцию оседать в легких, где они выделяют радиацию, которая, как было показано, увеличивает вероятность рака легких. Радон также может проникать в другие ткани организма при попадании внутрь, что приводит к радиационному облучению внутренних органов. Считается, что попадание радона в организм повышает риск развития рака желудка.[5,6] Кроме влияния почв на облучение населения при использовании их в качестве строительного материала, они могут воздействовать на организм человека при приеме пищи, содержащей радионуклид, который поступает с пищей. цепи из более глубоких слоев почвы, а также загрязняя грунтовые воды.

Из-за неизбежных последствий радиации и риска для здоровья от этих воздействий необходимо изучить все данные, полученные за последние несколько лет. Таким образом, данная обзорная статья направлена ​​на рассмотрение всех естественных излучений, включая космическое, земное и пищевое излучение.

Космические лучи

Космическое излучение исходит от Солнца, звезд, сколлапсировавших звезд (таких как нейтронные звезды), квазаров и горячей галактической и межгалактической плазмы. Он имеет много компонентов, таких как рентгеновские лучи, гамма-лучи и частицы, которые могут быть мезонами, электронами, протонами, нейтронами или гиперонами. Начальная энергия отдельных частиц составляет широкий спектр от нескольких электрон-вольт (эВ) до примерно 1020 эВ. Космическое излучение теряет энергию при проникновении в атмосферу. Защитный экран атмосферы и магнитное поле Земли препятствуют проникновению компонентов излучения мягкой энергии в атмосферу. На уровне моря преобладают самые твердые компоненты — мезоны. Выше примерно 5 км от уровня моря электроны равны мезонам или преобладают над ними, тогда как выше 25 км преобладают протоны. Космическое излучение производит рентгеновские лучи и нейтроны, когда оно проникает через атмосферу. Все исследователи считают, что содержание естественных радионуклидов (урана, калия и тория), а также тонкий слой атмосферы в высокогорных районах (горах) являются причинами высокого уровня их облучения человека.[4]

Как правило, естественные мощности дозы от космических лучей сильно зависят от высоты и немного от широты. Эффект широты обусловлен природой заряженных частиц первичных космических лучей и влиянием магнитного поля Земли, которое имеет тенденцию направлять ионы от экватора к полюсам.

Кроме того, первичные частицы часто превращаются в новые частицы. Проникновение заряженных частиц сильно зависит от магнитного поля. Излучение, которое они производят, включая нейтроны, зависит от магнитного поля.[4,7,8,9,10]

Во время и после замедления в атмосфере нейтроны могут, в свою очередь, производить радиоактивные изотопы, такие как ¹⁴ C и ³ H. Толщина атмосферы соответствует примерно 10 м водяного столба или примерно 4 м бетона.[7] Тем не менее, на уровне моря космическая радиация дает в среднем 0,27 мЗв/год на организм человека. На земном уровне лишь небольшая часть этого приходится на нейтроны. Доза космического излучения увеличивается с высотой. На высоте 2,5 км она составляет около 0,55 мЗв/год, что примерно в 60 раз больше (17 мЗв/год).[4,7,11] На несколько большей высоте 15 км и 60° магнитной широты она выравнивается и достигает максимум 30 мЗв/год.

Космическое излучение увеличивается с увеличением магнитной широты, особенно на больших высотах. Например, на высоте 12,5 км мощность дозы только от нейтронов увеличивается с 8 мЗв/год на магнитной широте 25° до 19 мЗв/год на магнитной широте 50°[7]. показывает, как мощность дозы космических нейтронов на уровне моря и на высоте 12,5 км зависит от магнитной широты.[7] Видно, что мощность дозы нейтронов на уровне моря и магнитной широте 43° примерно в 300 раз меньше, чем на высоте 12,5 км над уровнем моря. На магнитной широте 50° доза космических нейтронов на высоте 12,5 км над уровнем моря составляет около 20 мЗв/год, тогда как на уровне земли и на той же магнитной широте доза нейтронов космических лучей составляет около 19 мЗв/год./300 = 0,063 мЗв/год.[7]

Открыть в отдельном окне

По оси ординат указана мощность дозы нейтронов. Кривая с нижним наклоном показывает мощность дозы космических нейтронов на уровне моря, умноженную на 300, как функцию магнитной широты по оси абсцисс. Более крутая кривая показывает мощность дозы космических нейтронов на высоте 12,5 км в зависимости от магнитной широты

Земные лучи

Земное излучение от естественных радиоактивных элементов в земле, камнях, деревьях и стенах домов вносит в среднем около 0,28 м Зв/год. Наземные источники значительно различаются от места к месту. Они подразделяются на строительные материалы и поверхность почвы.

Радиоактивность в зданиях

Определение степени облучения населения от строительных материалов имеет важное значение, поскольку почти 80 % жизни человека проводится в помещении. [12] Все строительные материалы в основном состоят из камня и почвы; эти два исходных материала включают естественные радиоактивные изотопы, такие как ²³² Th и ²³⁸ U серии распада и ⁴⁰ K.[13]

Концентрация активности естественных радионуклидов в строительных материалах была оценена в различных странах и регионах мира, таких как Австралия[14], Бангладеш,[15] Пакистан,[16,17] Танзания,[18] Восточная Европа,[ 19] Сирия,[20] Кувейт,[21] Китай,[22] Египет,[23,24,25,26] и Кипр.[27]

Из-за важности этого исследования было проведено исследование в портландцементной промышленности. Результаты показали, что все измеренные значения сопоставимы с мировыми данными, представленными в Научном комитете ООН по действию атомной радиации (публикации НКДАР ООН)[28]. Проведенное в Турции исследование по определению уровней естественной радиоактивности гранитов, используемых в строительстве, показало, что наличие большого количества ортоклаза и радиогенных акцессорных минералов является источником высокой активности конгрегаций в стране[29]. ]

Исследование естественной радиоактивности в зданиях, проведенное в Иране, исследовало пять популярных строительных материалов, а именно цемент, гипс, цементные блоки, кирпич и гравий.[12] Результаты обследования показали, что образцы цемента имеют максимальные значения средней концентрации ²²⁶ Ra и ²³² Th, тогда как наименьшая величина средней концентрации этих двух радионуклидов обнаружена в образцах гипса. Самые высокие и самые низкие значения средней концентрации ⁴⁰ К были обнаружены в образцах кирпича и гипса соответственно. Рассчитанные активности радиевого эквивалента оказались ниже допустимого уровня 370 Бк/кг для всех строительных материалов. Значения индексов опасности оказались ниже рекомендованных уровней; поэтому здания, построенные из таких материалов, считаются безопасными для его обитателей. Эти результаты опроса согласуются с другими результатами других исследований, проведенных в различных частях мира.[12] Содержание радиоактивности некоторых строительных материалов в некоторых странах показано в . [12]

Таблица 1

Содержание радиоактивности в строительных материалах в некоторых странах

Открыть в отдельном окне

За последние несколько десятилетий в ходе нескольких исследований была рассчитана концентрация радионуклидов внутри помещений в таких странах, как Канада и Индия[30,31]. ]

Обследование, проведенное в государственных начальных школах Канады, показало, что в среднем учащиеся целевых школ подвергаются воздействию радона с концентрацией 56 Бк/м ³ , что обычно ниже федеральных нормативных уровней (т. е. 200 Бк/м ³ ).[31]

При оценке концентраций ²²² Rn и ²²⁰ Rn в жилищах юго-западного штата Пенджаб в Индии результаты показали, что значения ²²² Rn различались от 21 до 79 Бк/м ³ , со средним геометрическим значением 45 Бк/м ³ . Бангалорский митрополит, Индия. В целом значительного радиологического риска для жителей не наблюдалось, и ²²² Уровни Rn оказались в пределах средней глобальной концентрации 40 Бк/м ³ . Однако было обнаружено, что наблюдаемые уровни ²²⁰ Rn превышают глобальные средние значения 10 Бк/м ³ .[5]

Радиоактивность на поверхности почвы

Важно, чтобы естественная радиоактивность, поверхности почвы, должны быть исследованы, потому что для определения облучения населения от строительных материалов, таких как почвы.

Концентрация калия обычно колеблется от 1000 до 30000 частей на миллион. Обычно она ниже, но более изменчива в области базальтовых пород (1500-20 000 частей на миллион), чем в кислых (высокая концентрация SiO ₂ ) областях пород. Например, в гранитной породе концентрация часто составляет около 29 000 частей на миллион.

Радий ( ²²⁶ Ra) является наиболее важным радионуклидом в цепочке распада ²³⁸ U с радиобиологической точки зрения; следовательно, измерения ²²⁶ Концентрация Ra в строительных материалах считается эталонной во всех исследованиях. Природные радионуклиды в строительных материалах могут вызывать как внешнее облучение, вызванное их прямым гамма-излучением, так и внутреннее облучение от газообразного радона.

Концентрация рубидия (химически сходного с калием) часто составляет около 1% от концентрации калия. Соответственно, концентрация радиоактивности рубидия часто составляет около 60% от концентрации калия. Рубидий ( ⁸⁷ Rb), аналог ¹⁴ C и ³ H, испускает только мягкое β-излучение и способствует внутреннему облучению, но не способствует внешнему облучению.

Большая часть земного фонового излучения обусловлена ​​калием и элементами ряда урана ( ²³⁸ U – ²⁰⁶ Pb), ряда тория ( ²³² Th – ²⁰⁹ Pb) и ряда актиния ( ²⁰⁹ Pb) 235 U по ²⁰⁷ Pb). Каждая из этих серий состоит из множества α-, β- и γ-излучателей. Концентрация этих радиоактивных изотопов в почве и воде сильно различается. В некоторых районах, например в прибрежных районах штата Керала в Индии, средняя доза составила 11 мЗв/год. В некоторых районах на юго-западе Франции, в Гуарапари в Бразилии и в Рамсаре в Иране мощность дозы может составлять около 17 мЗв/год, а в небольших местах в этих районах мощность дозы может достигать 170-430 мЗв/год. . Эти уровни вызваны более высокими, чем обычно, естественными фоновыми уровнями изотопов урана и тория в почве.[4]

В таких странах, как Вьетнам[32] и Турция, было проведено несколько исследований[33]. Во Вьетнаме расчетные годовые эффективные дозы облучения населения вне помещений и внутри помещений оказались выше, чем соответствующие значения в остальном мире. Результаты показали, что радиевая эквивалентная активность и индекс внешней опасности поверхности почв Вьетнама ниже соответствующих допустимых пределов 370 Бк/кг и 1 соответственно. Поэтому вьетнамская земля, используемая в качестве строительного материала, безопасна для населения. В другом исследовании были рассчитаны уровни естественной гамма-радиоактивности образцов почвы в центре города Самсун в Турции. Рассчитанный индекс внешней опасности показал, что радиационная опасность в Самсуне незначительна.

Важно отметить, что почва, используемая в качестве строительного материала, может влиять на воздействие радионуклидов на население; они также могут воздействовать на организм человека при приеме пищи, содержащей радионуклиды; эти радионуклиды попадают в пищевую цепь из более глубоких слоев почвы, помимо загрязнения грунтовых вод.

Из-за этого эффекта в нескольких исследованиях оценивалось распределение естественных и синтетических радионуклидов в профилях почвы и в поверхностном слое почвы.

В ходе одного исследования глубинные профили активности ¹³⁷ Cs были определены в образцах почвы из 20 участков в Стамбуле и его окрестностях, Турция. Было обнаружено, что концентрации активности ⁴⁰ K, ²³² Th и ²²⁶ Ra были распределены равномерно по глубине почвы, а распределение ¹³⁷ Cs по глубине в целом соответствовало линейной функции [34].

Радиоактивность в пищевых продуктах

Пищевые продукты, вода и воздух обычно содержат следовые количества альфа-излучателей ряда урана, тория и актиния. Часть радона ( ²²² Rn и в меньшей степени ²²⁰ Rn и ²¹⁹ Rn) газ диффундирует в пищевые продукты. Например, радон в почве и в воде, а также многие продукты его распада выпадают в осадок на поле и на растительность в поле. Поскольку эти радиоактивные элементы проникают в пищевую цепь и воздействуют на организм человека, было проведено несколько исследований для определения концентрации основных микроэлементов в пище. приведены примеры концентраций основных микроэлементов в реальных образцах пищевых продуктов.

Таблица 2

Типичная концентрация некоторых основных микроэлементов в пищевых продуктах

Открыть в отдельном окне

В ходе исследования изучалась радиология природных и минеральных питьевых вод в Словении. В этом опросе были собраны разные виды воды для трех разных возрастных групп населения. Во всех случаях было отмечено, что рассчитанная медианная ожидаемая эффективная доза от исследованных радионуклидов была значительно ниже рекомендованного значения 100 мкЗв/год. Результаты показали, что дети подвергаются наибольшему облучению с самой высокой абсолютной дозой. Важно отметить, что вклад каждого конкретного радионуклида в общие дозы различался для различных типов воды и в пределах каждого типа, а также для разных возрастных групп. [35]

В организме человека концентрация активности калия ( ⁴⁰ К), углерода ( ¹⁴ С), трития ( ³ Н), полония ( ²¹⁰ Po) и ²²⁶ Ra составляет 63, 66, 133, 0,0002 и 2,7 × 10 ^–5 Бк/кг соответственно.

Концентрация естественной радиоактивности в пищевых продуктах часто находится в диапазоне 40-600 Беккерелей на килограмм пищевых продуктов. Например, радиоактивность только калия может обычно составлять 50 Бк/кг в молоке, 420 Бк/кг в сухом молоке, 165 Бк/кг в картофеле и 125 Бк/кг в говядине. Рамачандран и Мишра сообщают об исследованиях радиоактивности пищевых продуктов.[36] Они нашли концентрацию ⁴⁰ К радиоактивность в различных пищевых продуктах колеблется от 45,9 до 649,0 Бк/кг; ²²⁶ Ra изменяется от 0,01 до 1,16 Бк/кг; ²²⁸ Th варьируется от 0,02 до 1,26 Бк/кг. Для получения соответствующей дозы в мЗв/год необходимо учитывать энергию и долю, депонированную в организме, а также учитывать не только радиоактивное время жизни, но и биологическое время жизни изотопов в организме человека.

Для анализа естественной и наведенной радиоактивности в пищевых продуктах необходимо учитывать элементный состав пищи.[37,38] Естественная радиоактивность от ⁴⁰ Изотоп К, составляющий постоянную долю (0,0117%) содержания калия в продуктах питания, значительно варьируется в зависимости от концентрации калия от продукта к продукту. Обычно концентрация калия находится в пределах 1000-6000 частей на миллион. Было обнаружено, что концентрация калия в эталонном продукте составляет 4000 частей на миллион. Средняя концентрация в организме человека составляет около 2000 ppm. Из суточной нормы около 90 % выводится с мочой и 10 % — с калом. Концентрации многих других микроэлементов также сильно варьируют. показывает концентрацию некоторых основных микроэлементов в пищевых продуктах.[37] Как показано на рис., концентрация натрия может варьироваться от 150 до 8200 ppm, магния от 110 до 39 ppm.0, а фосфора от 150 до 2110 частей на миллион.

Человек постоянно подвергается воздействию радиационного фона, распространяющегося радиоактивными ядрами в воздухе, почве, горных породах, воде и строительных материалах. Величина радиационного фона различна в зависимости от высоты, количества ядер, присутствующих в почве, и географических условий разных регионов. Радиоактивность распространена в горных породах, почве, пляжном песке, отложениях и почве русла рек, в реках и океанах и даже в строительных материалах и домах. Концентрация радиоактивных изотопов в почве является показателем радиоактивного накопления в окружающей среде, которое воздействует на человека, растения и животных. Обычно они долгоживущие, период полураспада часто составляет сотни миллионов лет. Другой момент заключается в том, что количество радионуклидов, таких как уран и торий, которые присутствуют в почве региона, может изменить мощность дозы радиационного фона.

Источник поддержки: Нет

Конфликт интересов: Не заявлено.

1. Рамачандран ТВ. Радиационный фон человека и окружающей среды. Иран J Radiat Res. 2011; 9: 63–76. [Google Scholar]

2. Цорцис М., Своукис Э. , Цертос Х. Всестороннее исследование уровней естественной гамма-радиоактивности и связанных с ними мощностей доз от поверхностных почв на Кипре. Радиационная дозиметрия. 2004; 109:17–24. [PubMed] [Google Scholar]

3. Научный комитет Организации Объединенных Наций по действию атомной радиации (НКДАР ООН) 2000. Нью-Йорк: США: Доклад Генеральной Ассамблеи; Источники и эффекты ионизирующего излучения. [Академия Google]

4. Шахбази-Гахруи Д. Дозиметрия естественного радиационного фона в высокогорном районе Ирана. J Радиат рез. 2003; 44: 285–7. [PubMed] [Google Scholar]

5. Сатиш Л.А., Нагараджа К., Рамачандран ТВ. Концентрации и дозы ²²² Rn и ²²⁰ Rn внутри помещений в Бангалоре, Индия. Радиационная дозиметрия. 2012; 151:344–53. [PubMed] [Google Scholar]

6. Кумар С., Сингх С., Баджва Б.С., Сингх Б., Сабхарвал А.Д., Иппен К.П. Оценки ингаляционной дозы внутри помещений от радона и торона в некоторых районах юго-западного Пенджаба, Индия. Радиационная дозиметрия. 2012; 151:112–6. [PubMed] [Академия Google]

7. Накамура Т., Увамино Ю., Окубо Т., Хара А. Высотные вариации нейтронов космических лучей. Здоровье физ. 1987; 53: 509–17. [PubMed] [Google Scholar]

8. Stone JM, Whicker RD, Ibrahim SA, Whicker FW. Пространственные вариации естественного радиационного фона: мощности поглощенной дозы в воздухе в Колорадо. Здоровье физ. 1999; 76: 516–23. [PubMed] [Google Scholar]

9. Кам Э., Бозкурт А. Измерения радиоактивности окружающей среды в регионе Кастамону на севере Турции. Приложение Радиат Изот. 2007;65:440–4. [PubMed] [Академия Google]

10. Бозкурт А., Йорулмаз Н., Кам Э., Карахан Г., Османлыоглу А.Е. Оценка радиоактивности окружающей среды для региона Шанлыурфа на юго-востоке Турции. Изм. ради. 2007; 42:1387–91. [Google Scholar]

11. Шахбази-Гахруи Д. Годовой радиационный фон в провинциях Чахармахал и Бахтиари. Иранский J Radiat Res. 2003; 1:87–91. [Google Scholar]

12. Мехдизаде С. , Фагихи Р., Сина С. Естественная радиоактивность строительных материалов в Иране, Иран. Нуклеоника. 2011;56:363–8. [Академия Google]

13. Фагихи Р., Мехдизаде С., Сина С. Распространение естественной и искусственной радиоактивности в почве провинции Фарс, Иран. Радиационная дозиметрия. 2010; 138:1–9. [PubMed] [Google Scholar]

14. Беретка Дж., Мэтью П.Дж. Естественная радиоактивность австралийских строительных материалов, промышленных отходов и побочных продуктов. Здоровье физ. 1985; 48: 87–95. [PubMed] [Google Scholar]

15. Алам М.Н., Миах М.М., Чоудхури М.И., Камаль М., Гхош С., Рахман Р. Коэффициенты затухания грунтов и некоторых строительных материалов Бангладеш в диапазоне энергий 276–1332 кэВ. Приложение Радиат Изот. 2001;54:973–6. [PubMed] [Google Scholar]

16. Faheem M, Mujahid SA, Matiullah M. Оценка радиологической опасности из-за естественной радиоактивности в образцах почвы и строительных материалов, собранных в шести районах провинции Пенджаб, Пакистан. Изм. ради. 2008;43:1443–7. [Google Scholar]

17. Хан К., Хан Х.М. Природные гамма-излучающие радионуклиды в пакистанском портландцементе. Приложение Радиат Изот. 2001; 54: 861–5. [PubMed] [Google Scholar]

18. Msaki P, Banzi FP. Радиоактивность в продуктах, полученных из гипса в Танзании, спектрометрия. Радиационная дозиметрия. 2000;91: 409–12. [Google Scholar]

19. Крстич Д., Никезич Д., Стеванович Н., Вучич Д. Радиоактивность некоторых отечественных и импортных строительных материалов из Юго-Восточной Европы. Изм. ради. 2007; 2: 1731–6. [Google Scholar]

20. Отман И., Махрука М. Содержание радионуклидов в некоторых строительных материалах в Сирии и мощность дозы гамма-излучения внутри помещений. Радиационная дозиметрия. 1994; 55: 299–304. [Google Scholar]

21. Бу-Раби Ф., Бем Х. Естественная радиоактивность строительных материалов, используемых в Кувейте. J Radioanal Nucl Chem. 1996;213:143–149. [Google Scholar]

22. Yang YX, Wu XM, Jiang ZY, Wang WX, Lu JG, Lin J и другие. Концентрация радиоактивности в почвах гранитного района Сячжуан, Китай. Приложение Радиат Изот. 2005; 63: 255–9. [PubMed] [Google Scholar]

23. Ахмад Ф. Естественная радиоактивность строительных материалов в Египте. Radiat Eff Дефекты твердых тел. 2007; 162:43–52. [Google Scholar]

24. Арафа В. Специфическая активность и опасность образцов гранита, собранных в Восточной пустыне Египта. J Environ Radioact. 2004; 75: 315–27. [PubMed] [Академия Google]

25. Эль-Араби А.М., Аббади А.Г., Эль-Хусейн А. Гамма-измерения естественной радиоактивности в осадочных породах Египта. Nucl Sci Tech. 2006; 17:123–128. [Google Scholar]

26. Хигги Р.Х., Эль-Тахави М.С., Абдель-Фаттах А.Т., Аль-Акабави Ю.А. Содержание радионуклидов в строительных материалах и соответствующие мощности дозы гамма-излучения в египетских жилищах. J Environ Radioact. 2000; 50: 253–61. [Google Scholar]

27. Михаэль Ф., Парпоттас Ю., Цертос Х. Измерения гамма-излучения и мощности дозы в обычно используемых строительных материалах на Кипре. Радиационная дозиметрия. 2010; 142: 282–91. [PubMed] [Google Scholar]

28. Аслам М., Гул Р., Ара Т., Хуссейн М. Оценка радиологической опасности природных радиоактивных материалов в цементной промышленности. Радиационная дозиметрия. 2012; 151:483–8. [PubMed] [Google Scholar]

29. Cetin E, Altinsoy N, Orgün Y. Уровни естественной радиоактивности гранитов, используемых в Турции. Радиационная дозиметрия. 2012; 151: 299–305. [PubMed] [Google Scholar]

30. Ахмед Дж.У. Высокий уровень естественной радиации: Доклад международной конференции в Рамсаре. Бюллетень МАГАТЭ. 1991;33:36–38. [Google Scholar]

31. Poulin P, Leclerc JM, Dessau JC, Deck W, Gagnon F. Измерение радона в школах, расположенных в трех приоритетных районах исследования в провинции Квебек, Канада. Радиационная дозиметрия. 2012; 151: 278–89. [PubMed] [Google Scholar]

32. Huy NQ, Hien PD, Luyen TV, Hoang DV, Hiep HT, Quang NH, et al. Оценка естественной радиоактивности и дозы внешнего облучения поверхностных почв Вьетнама. Радиационная дозиметрия. 2012; 151: 522–31. [PubMed] [Академия Google]

33. Мустафа К.Т., Сельма Б. Концентрация радиоактивности в почве и оценка дозы для центра города Самсун, Турция. Радиационная дозиметрия. 2012; 151: 532–6. [PubMed] [Google Scholar]

34. Беливермиш М. Вертикальное распределение ¹³⁷ Cs, ⁴⁰ K, ²³² Th и ²²⁶ Ra в образцах почвы из Стамбула и его окрестностей, Турция. Радиационная дозиметрия. 2012;151:511–21. [PubMed] [Google Scholar]

35. Бенедик Л., Йеран З. Радиологические исследования природных и минеральных питьевых вод Словении. Радиационная дозиметрия. 2012; 151:306–13. [PubMed] [Академия Google]

36. Рамачандран ТВ, Мишра Калифорнийский университет. Измерение уровней естественной радиоактивности в индийских пищевых продуктах с помощью гамма-спектрометрии. Приложение Радиат Изот. 1989; 40: 723–6. [PubMed] [Google Scholar]

37. Вена: МАГАТЭ, TECDOC; 2002. МАГАТЭ, Международное агентство по атомной энергии.