Путем анализа радиоактивного фона оцениваются возможные пути нагрузки на человека, загрязнения пищевых продуктов радиоактивными веществами, определяются меры профилактики.
Считают, что радиационный фон Земли складывается из трех компонентов:
• космическое излучение;
• естественные радионуклиды, содержащиеся в почве, воде, воздухе, других объектах окружающей среды;
• искусственные радионуклиды, образовавшиеся в результате человеческой деятельности (например, при ядерных испытаниях); радиоактивные отходы, отдельные радиоактивные вещества, используемые в медицине, технике, сельском хозяйстве.
Космическое излучение. Характеризуется потоком различных частиц, приходящих к нам из космического пространства. Подразделяют на первичное и вторичное.
Первичное излучение включает первичное галактическое излучение, первичное солнечное излучение и излучение заряженных частиц, захваченных магнитным полем Земли (радиационный пояс Земли). Первичное галактическое излучение состоит на 90% из протонов высоких энергий и на 10 % — из ионов гелия (4Не). «Возраст», т. е. время прихода этого излучения из Галактики, — 2,5-33 млн. лет. Первичное солнечное излучение происходит в виде вспышек на Солнце, сопровождаемых высвобождением большого количества энергии в области видимого, ультрафиолетового и рентгеновского спектров излучения. Наиболее сильные вспышки сопровождаются выбросом большого количества заряженных частиц, главным образом протонов и альфа-частиц. Первичное солнечное излучение обладает относительно низкой энергией, поэтому не при водит к существенному увеличению дозы внешнего излучения на поверхности Земли.
Радиационный пояс Земли состоит из протонов и электронов с небольшим содержанием альфа-частиц, которые захватываются магнитным полем Земли и движутся по спиралям вокруг его силовых линий.
В целом первичное космическое излучение почти полностью исчезает на высоте 20 км от поверхности Земли, его высокоэнергетические частицы взаимодействуют с ядрами атомов веществ в составе воздуха, образуя нейтроны, протоны и мезоны.
Население Земли практически подвергается воздействию вторичного космического излучения в результате образования космогенных радионуклидов, возникающих при взаимодействии частиц вторичного космического излучения с ядрами различных атомов, присутствующих в атмосфере. При рассмотрении вторичного космического излучения особый интерес представляют протоны высоких энергий, нейтроны и ионы, которые взаимодействуют с ядрами атомов воздуха, образуя новые вторичные частицы. Развитие этого процесса, называемого каскадом, приводит к образованию ливней из числа вторичных частиц.
Мощность дозы космического излучения определяется двумя величинами: интенсивностью ионизации в воздухе и плотностью потока нейтронов, что является предметом специального рассмотрения.
Естественные радионуклиды. К ним относятся указанные выше космогенные радионуклиды, главным образом водород 3Н, бериллий тВе, углерод 14С, натрий MNa, 24Na, и радионуклиды, присутствующие в объектах окружающей среды с момента образования Земли (включая их дочерние продукты распада). Основным источником облучения человека и загрязнения пищевых продуктов являются калий 40К, уран 238U, торий 232Th — радионуклиды земного происхождения.
В настоящее время накоплен большой материал о содержании естественных радионуклидов в объектах окружающей среды, включая организм человека, продовольственное сырье и пищевые продукты. Естественный радиационный фон постоянно изменяется вследствие непрекращающейся деятельности человека, разработки и внедрения технологий переработки природных продуктов, содержащих радионуклиды.
Искусственные радионуклиды. Испытание ядерного оружия — один из самых опасных источников радиоактивного загрязнения окружающей среды. Образующиеся в процессе деления ядер радионуклиды проникают в организм человека при вдыхании зараженного воздуха, употреблении в пищу загрязненных продуктов, в результате человек подвергается внутреннему облучению, а при воздействии на кожу радиоактивных веществ, находящихся в воздухе и на поверхности Земли, — внешнему облучению.
Научный комитет ООН по действию атомной радиации определяет 21 наиболее распространенный радионуклид, 8 из которых составляют основную дозу внутреннего облучения населения: уг-перод-14 (14С); цезий-137 (137Cs); стронций-90 (90Sr); рутений-106 (106Ru); церий-144 (144Се); водород-3, или тритий (3Н); йод-131 (13Ч); цирконий (95Zr). Доза внешнего облучения формируется в основном за счет радионуклидов 95Zr и его дочернего радионуклида ниобия ^Nb, а также рутения '°eRu и iraRu, бария 140Ва, цезия 137Cs.
Наряду с испытаниями ядерного оружия, источниками загрязнения окружающей среды могут быть:
• добыча и переработка урановых и торцевых 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.
В последнее время становится актуальной проблема радона (Rn), который образуется при естественном радиоактивном распаде радия. Радиоактивность радона в наружном воздухе обычно составляет 1-20 Бк/м3, достигая в горных районах 60 и более, в воздухе жилых помещений — порядка 50, в отдельных случаях до нескольких тысяч беккерелей на 1 мэ.
Определенную радиоактивность вследствие содержания радона имеют строительные материалы, мкЗв/год: дерево — 0, известняк, песчаник — 0-100; кирпич, бетон — 100-200; естественный камень, производственный гипс — 200-400; шлаковый камень, гранит — 400-2000. Высокое содержание радона может быть в подземных питьевых водах.
Результаты эпидемиологических исследований свидетельствуют, что вдыхание жилищного воздуха, содержащего радон, приводит к возрастанию заболеваемости раком легкого на 4-12 %. Этот процент соответствует общему увеличению числа случаев рака на 1000-3000 в год в Германии и на 20000 случаев в США.
Профилактические мероприятия — это осуществление контроля за содержанием радона в воздухе, строительных материалах, питьевой воде и других объектах окружающей среды. Доступным и эффективным средством удаления радона из воды является ее аэрация.
| Таблица 1. Природные источники ионизирующего излучения | |||
| Источники | Средняя годовая доза | Вклад | |
| бэр | Зв | в дозу, % | |
| Космос (излучение на уровне моря) | 0,3 | 15,1 | |
| Земля | |||
| (грунт, вода, строительные материалы) | 50-130 | 0,5-1,3 | 68,8 |
| Радиоактивные элементы, содержащие- | |||
| ся в тканях человека (°°К, 1ЛС и др.) | 0,3 | 15,1 | |
| Другие источники | 0,02 | 1,0 | |
| Итого | 2,0 | — |
В табл. 1 и 2 представлены данные о воздействии на человека природных и искусственных источников ионизирующего излучения.
Еще один источник загрязнения пищевой продукции естественными и искусственными радионуклидами — воды АЭС, других предприятий ядерного топливного цикла, которые могут поступать в открытую гидрографическую сеть, использоваться для рыборазведения, водопоя скота, орошения и т. д.
Показано, что у населения, проживающего на территориях, прилегающих к указанным предприятиям, возможно повышение поступления радионуклидов с рационом. Основной вклад в суммарное поступление осуществляется за счет овощной продукции (капусты и картофеля). Для воды водоемов-охладителей определены контрольные концентрации радионуклидов, содержание которых необходимо регламентировать в целях обеспечения радиационной безопасности жидких сбросов и предотвращения загрязнения продуктов питания.
Авария на Чернобыльской АЭС показывает интенсивную биогенную миграцию радионуклидов цезия и стронция, которая обусловливает высокие уровни поступления их в организм человека. При этом важно отметить, что в продуктах животноводства радионуклидов содержится на 2-4 порядка меньше, чем в продукции растениеводства, т. е. если популяционную дозу при потреблении молока принять за 1, то коллективная доза при потреблении овощей и корнеплодов составит около 1000. Это определяет поиск профилактических путей снижения облучения за счет целевой оптимизации структуры сельскохозяйственного производства.
Рассматривая меры профилактики радиоактивного загрязнения окружающей среды, в том числе пищевых продуктов, необходимо отметить следующие направления работы:
• охрана атмосферного слоя Земли как природного экрана, предохраняющего от губительного воздействия космических радиоактивных частиц;
Таблица 2. Искусственные источники ионизирующего излучения (оценка средних годовых доз)
| Средний | годовая доза | Доля от | ||
| Источники | природн. | |||
| бэр | Зв | фона (до | ||
| 200 мбэр].% | ||||
| Медицинские приборы | ||||
| (флюорография — 370 мбэр, | ||||
| рентгенография зуба — 3 бэра, | 100-150 | 1,0-1,5 | 50-75 | |
| рентгеноскопия легких — 2-8 бэр) | ||||
| Полеты в самолете (расстояние | ||||
| 2000 км, высота 12 км) 5 раз в год | 2,5-5,0 | 0,02-0,05 | 1,0-2,5 | |
| Телевизор | ||||
| (просмотр программ по 4 часа в день) | 1,0 | 0,01 | 0,5 | |
| АЭС | 0,1 | 0,001 | 0,05 | |
| ТЭЦ на угле (на расстоянии 20 км) | 0,6-6,0 | 0,006-0,060 | 0,3-3,0 | |
| Глобальные осадки | ||||
| от испытания ядерного оружия | 2,5 | 0,02 | 1,0 | |
| Другие источники | 4,0 | — | — |
• соблюдение глобальной техники безопасности при добыче, использовании и хранении радиоактивных элементов, применяемых человеком в процессе его жизнедеятельности.
За всю свою жизнь человек получает дозу облучения от природных источников на уровне 250-400 мбэр, что является обычным при нормальном состоянии среды обитания. Облучение в 10 рад не вызывает каких-либо изменений в органах и тканях человека. Незначительные изменения в составе крови наблюдаются при однократных дозах 25-75 рад, лучевая болезнь — при облучении более 100 рад.
Попадая в организм человека, радиоактивные элементы распределяются в органах, тканях и в неодинаковой степени выводятся из организма.
Важный фактор предотвращения накопления радионуклидов в организме людей, работающих или проживающих на территориях, загрязненных аварийными выбросами,
Таблица 3. Временные допустимые уровни содержания радионуклидов
