РАДІОАКТИВНІ АЕРОЗОЛІ У НАВКОЛИШНЬОМУ СЕРЕДОВИЩІ
Природний радіаційний фон. Основну частину опромінення (
70%) населення Земної кулі отримує від природних джерел радіації. Природними джерелами радіації прийнято вважати такі радіоактивні речовини, які утворилися (і продовжують утворюватися) без участі людини. Природними джерелами радіації є космічні промені та радіонукліди, що містяться в земній корі. Коли радіоактивні речовини знаходяться поза організмом і опромінюють людину зовні - це зовнішнє опромінення людини. Якщо радіоактивні речовини потрапляють всередину організму (разом з повітрям, водою і їжею) і опромінюють людину зсередини - це внутрішнє опромінення.
Розрахункові значення річних ефективних доз від природних джерел випромінювання наведені в табл. 4.1.
Річна індивідуальна ефективна доза природного радіаційного фону, мЗв/рік
Космічне випромінювання [21], взаємодіючи з ядрами азоту, кисню і водню, присутніми в атмосферному повітрі, утворює так звані космогенні радіонукліди, які можуть створювати внутрішнє опромінення людини, надходячи в організм з повітрям, водою та їжею. Можна сказати, що космогенні радіонукліди є продуктами активації ядер елементів, що становлять повітря, вторинним космічним випромінюванням. Серед великої кількості космогенних радіонуклідів лише чотири нукліди (3 Н, 7 Ве, 14 С і 22 Na) роблять певний внесок у сумарну дозу внутрішнього опромінення.
До радіонуклідівземного походженнявідносяться довгоживучі радіоактивні елементи, присутні в різних об'єктах зовнішнього середовища з моменту утворення Землі, а також їх дочірні продукти розпаду (час утворення земної кори становить
4,5 10 9 років). Найбільшою питомою активністюмають 40 К, 238 U і 232 Th у рівновазі зі своїми дочірніми продуктами.
Зміст радіонуклідів земного походження у ґрунті визначається як складом вихідних гірських порід, що складають земну кору, так і характером процесів ґрунтоутворення (вилуговування ґрунтів ґрунтовими водами, сорбція радіонуклідів ґрунтами тощо). Діапазон вмісту радіонуклідів для ґрунтів різного складу становить приблизно (100 – 800) Бк/кг для 40 К, (10 – 60) Бк/кг для 238 U, (7 – 60) Бк/кг для 232 Th, (3 – 50) Бк/кг для 226 Ra.
Якщо говорити про зовнішнє опромінення, то природний радіоактивний ізотоп 40 К і дочірні продукти розпаду радію і торію є основними g-випромінюючими речовинами, що створюють іонізацію над поверхнею Землі [22]. Значення природного радіаційного фону в різних регіонах землі варіюються в дуже широких межах: величини максимального та мінімального значень потужності поглиненої дози в повітрі від природних радіонуклідів, що знаходяться у ґрунті, можуть відрізнятися у 500 разів.
Але все-таки найбільш вагомий внесок (до 70%) в ефективну дозу опромінення, яку людина отримує від природних джерел радіації, дає внутрішнє опромінення, зумовлене радіоактивними речовинами, що містяться в земній корі і потрапили в організм із повітрям, їжею та водою.
Природні аерозолі. Найбільш істотний внесок у внутрішнє опромінення людини роблять продукти розпаду радону, які надходять в організм людини разом з повітрям, що вдихається.
Більшість радіоактивних елементів, які у природі, можна розташувати як трьох послідовних ланцюжків, вони називаються радіоактивними сімействами. Ці три сімейства радіоактивних ізотопів в основному і зумовлюють радіоактивність, з якою пов'язане опромінення людини вприродні умови його існування. Радіоактивне сімейство зображено на рис. 4.1 [23]. У дужках вказані первісні назви членів ряду, що показують їхній генетичний зв'язок, без дужок - загальноприйняті позначення ізотопів [24].
Третє сімейство - торію - починається з радіоактивного ізотопу торію , також має у своєму складі ізотоп радію ( ), що перетворюється на радіоактивний газ радон ( 220 Rn). Цей ізотоп радону 220 Rn з огляду на його походження називають тороном.
Усі три радіоактивні сімейства мають одну особливість - наявність у ланцюжку розпаду радіоактивного газу радону, який на відміну від своїх попередників (уран, торій, радій), здатний вийти з ґрунту назовні в атмосферне повітря. Сам радон у повітрі знаходиться в атомарному стані, його атоми не приєднуються до ядра конденсації, наприклад, порошин або важких іонів, тому самі безпосередньо аерозолі не утворюють. Атоми Po, Bi, Pb, що виходять з радону, притягуються і прилипають до порошин, які завжди присутні в повітрі. Таким чином, інертний газ за порівняно короткий час перетворюється на тонкодисперсний аерозоль, який чудово адсорбується і у верхніх дихальних шляхах, і в альвеолярному відділі легень людини. Радіаційна небезпека суміші радону, що вдихається, і продуктів його розпаду більш ніж на 95 % обумовлена аерозолями дочірніх продуктів.
У найбільш значній концентрації повітря знаходиться радон 222 Rn з продуктами його розпаду, слабо помітний торон ( 220 Rn) зі своїми продуктами розпаду. Актинон ж (219 Rn) присутній у повітрі в незначних кількостях і практично не створює дози внутрішнього опромінення.
Т.к. радон вивільняється із земної кори повсюдно, то утворюється він і в ґрунті під житловими та промисловими будинками,надходячи потім у підвальні та інші, більш високо розташовані приміщення. Тому (хоч це й незвично, здавалося б) основну частину дози опромінення від радону людина отримує, перебуваючи у закритому приміщенні. Це посилюється ще й тим, що радон виділяють майже всі будівельні матеріали - виробництво і цегли, і бетону засноване на використанні глини, цементу, щебеню та інших матеріалів, отриманих з різних родовищ і містять радій.
Середня концентрація радію у будівельних матеріалах становить приблизно (30 - 50) Бк/кг, але існують матеріали, що містять радій у значно більших кількостях: це бетони на основі промислових відходів, наприклад, золи (до 3000 Бк/кг), фосфогіпс (до 1500) Бк/кг), доменний шлак, хвостові піски – відходи після видобутку уранової руди та інших.
Утримання радону у житлових приміщеннях, обумовлене