Природный радиационный фон
Под радиационным фоном принято понимать ионизирующее излучение от природных источников космического и земного происхождения, а также от искусственных радионуклидов, рассеянных в биосфере в результате деятельности человека.
Радиационный фон воздействует на население земного шара, имея относительно постоянный уровень. Различают природный (естественный) радиационный фон, технологически измененный естественный радиационный фон, искусственный радиационный фон.
Естественный радиационный фон представляет собой ионизирующее излучение, действующее на человека на поверхности Земли от природных источников космического и земного происхождения.
Природные источники ионизирующего излучения, формирующие естественный радиационный фон, подразделяют на внешние источники внеземного происхождения (космическое излучение); внешние источники земного происхождения, т.е. радионуклиды, присутствующие в земной коре, воде, воздухе; внутренние источники, т.е. радионуклиды естественного происхождения, содержащиеся в организме человека.
Космические лучи представляют собой поток ядерных частиц, приходящих на земную поверхность из различных областей мирового пространства — это так называемое первичное космическое излучение. При взаимодействии космических частиц с атомами атмосферы возникает вторичное космическое излучение, приводящее к образованию радионуклидов.
Природный радиационный фон зависит, главным образом, от содержания естесственных радионуклидов в объектах окружающей среды, которое, в свою очередь, напрямую определяется радиоактивностью горных пород, содержащих основную массу радиоактивных элементов. Наиболее часто в горных породах встречаются такие радиоактивные изотопы, как 40K, 87Rb, а также долгоживущие радиоактивные изотопы семейств 238U и 232Th, находящиеся в составе почв с самого рождения планеты Земля.
Разрушаясь, материнские горные породы передают естесственные радионуклиды в различные фракции почвы, поверхностные воды вследствие процессов выветривания, выщелачивания, растворения и т.д. Радиоактивность почвенного покрова влияет на наземную растительность и животный мир, формирует основные компоненты дозы облучения на открытой местности, во многом определяет вертикальные и горизонтальные процессы переноса радионуклидов — часть естесственных радионуклидов с газами через почву эманирует в атмосферу, часть их концентрируется в наземных растениях, часть с грунтовыми водами и осадками выносятся в гидросферу.
Главное место среди радиоизотопов по величине создаваемой активности занимает изотоп калия 40К, который усваивается вместе с нерадиоактивными изотопами калия, необходимыми для жизнедеятельности организма. Радиоактивный калий вносит значительный вклад в облучение человека при поступлении через желудочно-кишечный тракт. Суммарное количество калия в организме взрослого человека с массой 70 кг составляет 130 г (0,19%). Особенно богаты калием скелетная мускулатура, нервная ткань, сердце, печень и селезенка.
Радий (226Ra) накапливается преимущественно в костной ткани. Основная часть свинца (210Pb) содержится в скелете. С воздухом в течение суток в легкие человека поступает около 0,0007 Бк 210Ро, а в легкие человека, выкуривающего одну пачку сигарет в сутки, — до 0,07 Бк 210Ро.
Материалы, применяемые в строительстве, также могут содержать радиоактивные вещества. Представляют интерес уровни фона в жилых зданиях. Наименьший фон отмечается в зданиях, построенных из дерева (до 0,5 мГр/г), несколько больший — в зданиях кирпичных (до 1 мГр/г) и железобетонных (до 1,7 мГр/г).
Значительную дозу облучения человек получает с выдыхаемым воздухом, находясь длительное время в непроветриваемых помещениях. Наибольший вклад вносит радиоактивный газ радон. В воздух помещений радон поступает, главным образом, из геологического пространства под зданием, скорость его поступления зависит от концентрации урана (радона) в породах, почвах, подземных водах, коэффициентов эманирования, степени пористости пород, наличия тектонических разломов и др.
Накопление в помещениях радона происходит в зависимости от скорости воздухообмена. Просачиваясь через фундамент и пол из грунта или высвобождаясь из материалов, использованных при строительстве дома, радон накапливается в закрытых непроветриваемых помещениях (подвалах, ванных комнатах, кухнях).
В результате в помещении могут возникать довольно высокие уровни радиации, особенно если дом стоит на грунте с относительно повышенным содержанием радионуклидов или если при его постройке использовали материалы с повышенной радиоактивностью, герметизация помещений с целью утепления только усугубляет дело, поскольку при этом еще болеезатрудняется выход радиоактивного газа из помещения.
Содержание радона в атмосферном воздухе испытывает вариации в зависимости от погодных условий, времени суток и сезона, высоты над поверхностью земли. Так, например, если содержание 222Rn в приземном слое воздуха в условиях развитой воздушной конвекции около 9 Бк/м3, в условиях устойчивости атмосферы (дымка, туман) примерно 28 Бк/м3, то оно возрастает до максимума (~ 67 Бк/м3) в условиях приземной инверсии в утренние часы.
В сезонных колебаниях содержание радона в воздухе проявляется максимум летом-осенью и минимум зимой-весной. Снежный покров толщиной 50 см, пролежавший до весны, на 80% экранирует земную радиацию, формируемую естественными излучателями в летний период.
В суточном ходе минимум наблюдается в послеполуденное время (12 — 15 часов), а максимум — после полуночи (0 — 6 часов) при расхождении максимума и минимума в 2 раза.
С увеличением высоты от поверхности земли концентрация радона уменьшается Концентрация на верхних этажах многоэтажного здания, как правило, ниже, чем на первом и цокольном этажах. Эффективным средством уменьшения концентрации радона, просачивающегося через пол, являются вентиляционные установки в подвалах. Выделение радона из стен уменьшается при покрытии их тремя слоями масляной краски или слоем обоев, а также при облицовке их пластиковыми материалами. В кухонные помещения радон попадает вместе с природным газом и водой.
Специалистами отделения гигиены труда и радиационной безопасности ФБУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в Республике Марий Эл» ведется мониторинг природного радиационного фона территории Республики Марий Эл. По данным измерений мощность дозы гамма-излучения территории за 2015 г. составляет 0,07-0,14 мкЗв/час, что соответствует естественному природному фону. Мощность эффективной дозы (МЭД) внешнего гамма-излучения и эквивалентная равновесная объемная активность радона (ЭРОА) в обследованных помещениях на территории Республики Марий Эл соответствуют требованиямСанПиН 2.6.1.2523-09 «Нормы радиационной безопасности (НРБ-99/2009)».