ГЛABA 4

БИОЛОГИЧЕСКОЕ ДЕЙСТВИЕ ИОНИЗИРУЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ

Человек в процессе своей жизни подвергается облучению как от естественных (природных), так и от искусственных (созданных человеком в результате его деятельности) источников ионизирующих излучений.

К основным природным источникам естественного облучения (естественный радиационный фон) относятся космическое излучение, природные радионуклиды, содержащиеся в горных породах и почве, в воздухе, воде, пище и инкорпорированные в тканях человека.

К антропогенным источникам относятся установки, генерирующие ионизирующие излучения, а также радионуклиды, не существовавшие в природе и созданные человеком. За последние несколько десятков лет человек создал несколько сотен искусственных радионуклидов.

Человек всегда подвергался облучению от естественных источников ионизирующих излучений. Он как биологический вид сформировался как раз в условиях естественного радиационного фона. Естественный радиационный фон существовал и до появления человека. Деятельность человека на пути научно-технического прогресса приводит к изменению им окружающей среды. В результате этого увеличились дозы облучения за счет естественного радиационного фона. Эту добавку к "нормальному" естественному фону, являющуюся результатом деятельности человека, удобно выделить как самостоятельную и назвать ее — технологически измененный естественный радиационный фон или техногенный радиационный фон от естественных источников. Техногенный естественный фон создается, например, при добыче полезных ископаемых, при использовании строительных материалов и минеральных удобрений, содержащих естественные радионуклиды, при полетах на самолетах на большой высоте и др. При сопоставлении предела дозы, рекомендованного МКРЗ, и дозы, полученной индивидуумом в целях радиационной защиты, не учитывается "нормальный" уровень естественного радиационного фона. Однако в структуру предела дозы входит и техногенная компонента естественного фона.

В настоящее время, в процессе использования атомной энергии создаются искусственные источники облучения. Это происходит при следующих основных видах деятельности:

• при производстве и испытании ядерного оружия;

• при производстве электрической и тепловой энергии (ядерный топливный цикл);

• при использовании подземных ядерных взрывов в народном хозяйстве;

• при использовании транспортных энергетических ядерных установок (ледоколы, суда, подводные лодки);

• при использовании радиоактивных веществ и других источников ионизирующих излучений в промышленности, медицине и в быту;

• при использовании радиоактивных веществ, ядерных установок в научных исследованиях.

ФОНОВОЕ ОБЛУЧЕНИЕ ЧЕЛОВЕКА

Средневзвешенная годовая эффективная доза облучения населения земного шара (без учета аварийных ситуаций) составляет около 4 мЗв в год. Главными источниками, которые формируют эту дозу, являются облучение при медицинских обследованиях (30%) и

природные источники ионизирующих облучений (70%), где более 50% дозы определяется радоном в воздухе жилых помещений.

Вывод НКДАР ООН в 1982 году засвидетельствовал, что радон в воздухе жилых помещений является основным дозоформирующим фактором почти во всех странах мира, поэтому проблема радона во всех документах по радиационной защите рассматривается не только обязательно, но и отдельно от остальных.

В табл.4.1 приведены средние эффективные эквивалентные индивидуальные дозы облучения населения Украины от различных источников природного происхождения.

Таблица4.1.

Средние годовые эффективные эквивалентные индивидуальные дозы и средний индивидуальный риск облучения населения Земли и Украины

Источник облучения	Население Земли		Население Украины
	Доза за год, мЗв	Риск за год	Доза за год, мЗв	Риск за год
1. Естественный фон	1,1	6,1 · 10^-^5	1,0	5,4 · 10^-^5
2. Техногенный естественный фон, в т.ч.	1,3	7,1·10^-5	1,0	5,7·10^-^5
радон и торон в помещениях	1,3	7.1·10^-^5	1,05	5.7 ·10^-^5
удобрения в сельском хозяйстве	─	─	0,0075	4.1·10^-^7
выбросы угольных электростанций	—	—	0,002	1,1·10^-^7
пользование автотранспортом	0,001	─	─	─
пользование авиатранспортом	─	5.4·10^-8	─	─
употребление радиолюминесцентных товаров	0,001	5,4 ·10^-8	─	─
3. Искусственные источники облучения, в т.ч.	0,4 - 1,0	2.2 ·10^-^5	1,5	8,5 ·10^-5
медицинское облучение (рентгенодиагностика и пр.)	0,4 - 1,0	2,2· 10^-5	1,4	7,8 ·10^-5
выпадения от испытании ядерного оружия	0,01	5.4 ·10^-7	0,01	5,4 ·10^-^7
ядерная энергетика	0,0006	3,4· 10^-8	0,0014	7,8 ·10^-^8
Всего:	2,8 - 3,4	1,6· 10^-4	3,5	2,0 ·10^-4

Все природные источники создают среднегодовую дозу излучения 1 мЗв. Но этот естественный фон колеблется в очень широких пределах. Возьмем, например, космические лучи. Годовая доза внешнего облучения от космических лучей слабо зависит от широты и сильно от высоты. Растет с ростом высоты. Широтный эффект возникает из-за природы космических лучей (заряженные частицы). Когда они приближаются к земле, ее магнитное. Поле отклоняет их от экватора к полюсам. В верхних слоях атмосферы космические лучи состоят из 87% протонов и 11% альфа-частиц, остальные 2% — легкие ядра. Несколько сотен километров земной атмосферы служат им экраном. На этом пути состав космических лучей полностью меняется. На уровне моря они состоят из 63% мезонов. 15% электронов и 21 % нейтронов. Поэтому и не удивительно, что с увеличением расстояния от поверхности земли изменяется доза космического излучения. Зависимость дозы от высоты представлена втабл.4.2. Эта зависимость прямо связана с уменьшением толщины защитного слоя атмосферы.

Основные радиоактивные изотопы, которыми обусловлена естественная радиация на Земле, — это члены трех радиоактивных рядов (²³⁸U, ²³⁵U. ²³²Th) и некоторые радионуклиды, не входяще в эти ряды (¹⁴C, ⁴⁰K, ⁸⁷Pb и др.). И, естественно, уровень радиации в различных местах земного шара различен в зависимости от концентрации радионуклидов в том или ином участке земной коры.

Таблица 4.2.

Мощности дозы космического облучения на разной высоте

Высота, м	Мощность дозы, мкЗв/ч	Высота, м	Мощность дозы мкЗв/ч
Уровень моря 2000 4000*	0,03 0,1 0,2	12000** 20000***	5 13

*— максимальная высота, на которой расположены поселения людей.

**— максимальная высота полета трансконтинентальных авиалайнеров.

***— максимальная высота полета сверхзвукового реактивного самолета.

В отдельных районах доза повышенного естественного фона может превосходить среднюю дозу в десятки раз. Однако это никак не сказывается на результатах процесса эволюционного развития коренного населения, проживающего в этих районах.

Радиоактивные вещества могут находиться вне организма и облучать его снаружи; в этом случае говорят о внешнем облучении. Если они попали внутрь организма, тогда способ их облучения называют внутренним облучением. С учетом этого, в табл. 4.3 представлен вклад всех основных источников естественного радиационного фона в годовую дозу облучения человека в показателях эффективной эквивалентной дозы. Как видно из таблицы значительную часть дозы облучения от естественных источников радиации человек получает от радионуклидов, попавших в организм с пищей, водой и воздухом. Доза внутреннего облучения от радионуклидов углерода-14 и трития, которые образуются под воздействием космических лучей, незначительна. Значительную дозу внутреннего облучения человек получает от радионуклидов радиоактивного ряда урана-238 и в меньшей степени от нуклидов ряда трия-232. Этому способствуют еще такие результаты деятельности человека, как: добыча полезных ископаемых, использование минеральных удобрений (фосфатные руды) и стройматериалов, содержащих повышенное количество радионуклидов рядов урана и тория, сжигание ископаемого топлива, в частности угля, в результате чего выбрасываются естественные радионуклиды (²²⁶Ra, ²²⁸Ra. ²³²Th и др.).

Таблица 4.3