Лъчево натоварване на населението

Особености на лъчевото натоварване на населението от естествения радиационен фон и техническата дейност на хората

І. Естествен радиационен фон.

Естествения радиационен фон се формира от естествени източници на йонизираща радиация и се състои от космическо лъчение и от излъчването на природните радионуклиди, естествено разпръснати в земната повърхност, приземната атмосфера, хранителните продукти, водата и човешкия организъм. Характерна особеност е относителната му постоянност. Тези лъчения въздействат върху всички живи същества от момента на възникване на живота на планетата.
Установено е, че в зависимост от местоживеенето годишното фоново облъчване на населението на планетата варира от 1 до 10 mSv, като средната стойност на ефективната доза е 2,4 mSv на човек, а за България 2,3 mSv.

Естествения радиационен фон има 2 компоненти:

1. Космическо лъчение, което бива:

a) първично – състои се от йонизиращи лъчения с високи енергии, попадащи в атмосферата на Земята от космическото пространство. Първичното космическо лъчение се състои от:

галактическо лъчение – то се образува извън слънчевата система; състои се от протони с високи енергии, 10 % a-частици и 2 % тежки ядра, електрони, неутрони и фотони.

слънчево лъчение – състои се от протони и a-частици, изпускани главно при слънчеви изригвания.

     Като цяло първичното космическо лъчение се състои от: 79 % протони; 20 % a-частици; 0,78% атомни ядра на Li, Be, C, N, O; 22 % атомни ядра на други елементи.Това лъчение не оказва влияние върху дозите на повърхността на Земята и има значение само при престой в Космоса.

б) вторично – резултат от взаимодействието на навлизащите в земната атмосфера радиоактивни частици от първичното космическо лъчение с атомите на въздуха; при това взаимодействие атомите на въздуха се разцепват като се образуват неутрони, протони, фотони, електрони, мезони; те от своя страна също взаимодействат с атомите от въздуха като се образуват нови вторични частици; облъчването от вторично космическо лъчение не е равномерно; дозите на земните полюси са по-големи, отколкото на екватора, тъй като земното магнитно поле отклонява радиацията; вторичното космическо лъчение има 2 компоненти:

директно йонизиращо лъчение;

неутронна компонента;

     Нивото на облъчване от вторичното космическо лъчение нараства с височината вследствие намаляването на пласта въздух служещ за екран. То е най-силно на височина 20-30 км от земната поръхност. Най-интензивно е във високите части на планините и намалява рязко на морското равнище, където преобладава действието на директното йонизиращо лъчение. С увеличаване на височината стойността на неутронната компонента нараства и над 6 км започва да преобладава. При взаимодействие на космическо лъчение с горните слоеве на атмосферата се образуват т. нар. космогенни радионуклиди:3Н, 14 С, 7 Ве, 22 Na.
Радиационния фон създаван от космическото лъчение дава почти половината от външното облъчване, получавано от населението от естествени източници на радиация – около 0,3 mSv годишно.

2. Лъчения от естествени радионуклиди, влизащи в състава на лито-, хидро-, атмо- и биосферата.

Естествените радионуклиди влизащи в състава на лито-, хидро-, атмо- и биосферата са в много малки количества и се делят на 3 групи:

а) елементи, влизащи в състава на радиоактивните семейства с родоночалници 238U, 235U /актинуран/ и 232U /торий/ – съдържат се в земната кора още от образуването на Земята > първични радионуклиди, тук се включват и радиоактивни елементи непринадлежащи към радиоактивните семейства – 40К, 48Са, 87Rb.

б) космогенни радионуклиди – образуват се при взаимодействието на космическото лъчение с въздуха – 14С, 3Н и др;

в) антропогенни радионуклиди – резултат от човешка дейност, представители са на предните 2 групи; наричат се антропогенни тъй като се извличат от земята и се изхвърлят на повърхността и в атмосферата в резултат на техническата дейност на хората, т.е. наблюдава се техногенно усилване на естествения радиационен фон.

     Съдържание на естествени радионуклиди в почвата – най-разпространени в почвата са радиоактивните изотопи на урана, тория и техните дъщерни продукти – радий, радон, торон. Съществен дял има 40К, 87 Rb.

    Съдържанието на радиоактивни елементи в почвата зависи от тяхното съдържание в скалите, от които тя се е сформирала. Вулканичните скали имат по-висока естествена радиоактивност от утаечните. Глинестите почви са с по-висока радиоактивност от песъчливите, поради по-добрите си абсорбционни свойства. Естествените радионуклиди са неравномерно разпределени в почвата. В различни точки на земната повърхност нивото на радиацията варира от 0,3 до 0,5 mSv год. Определени географски райони имат значително по-високо съдържание на радиоактивне елементи в почвата /определени щати в Индия, области в Бразилия и др./

Съдържание на естествени радиоактивни елементи във въздуха. Естествената радиоактивност на въздуха се определя от:
–

съдържанието на космогенни радионуклиди в него;
–

количеството на постъпилите радиоактивни газове от земната повърхност;

     От космогенните радионуклиди с най-голямо значение е 14С. Той се образува в резултат от взаимодействието на неутрони от вторичното космическо лъчение с атмосферния азот. Образува се на 9 км от морското равнище. 14 С е чист β-излъчващ изотоп с много дълъг период на полуразпад. В атмосферата 14 С взаимодейства с О2 и образува СО2, който наред с намиращия се стабилен такъв в атмосферата, участва във фотосинтезата и обмяната на веществата. В резултат на това всички живи растителни и животински организми съдържат 14 С. Той се натрупва в целия организъм, но най-вече в мастната тъкан и космите на човека и животните.

     3Н се получава по същия начин както 14С. Той също е чист β-излъчващ изотоп. Натрупва се в меките тъкани. Свързвайки се атмосферния кислород образува свръхтежка вода, която чрез водоизточниците за питейна вода попада в човешкия организъм. Съдържа се в малки количества в дъждовната и повърхностната води.

     От радиоактивните газове най-голямо значение имат радиоактивните елементи от урановия и ториевия ред – радон, торон, актион и дъщерните им продукти. Радиоактивните газове попадат в атмосферния въздух от земната повърхност чрез дифузия. Тъй като периода на полуразпад на Rn е значително по-дълъг от този на торона и актиона преобладаващата част от радиоактивността на въздуха се дължи на Rn.

     Дъщерните продукти на Rn / радиоактивни изотопи на Pb, Bi и др./ са основни източници на a-лъчение в атмосферния въздух. Самия Rn обособява голема част от g-фона на въздуха. Неговата емисия се осъществява веднъж от почвата и втори път от строителните материали, използвани за изграждане на жилищни и др. сгради. Концентрацията на Rn в жилищата е неравномерно разпределена – в по-ниските етажи е по-висока, тъй като освен от стените се излъчва и от пачвата. Около 3/4 от годишната еквивалентна доза населението получава от Rn. Голяма част от тази доза човек получава при дишане на застоял въздух в непроветрени помещения, мазета, бани и др. Защита от емисията на Rn са тапетите и боите на маслена основа.
В приземните слоеве на атмосферата се съдържа и 40К – прикрепен към праха и димните частици.

     Съдържание на естествени радиоактивни елементи във водата. Варира в широки граници и се определя от вида й – морска, речна, езерна, атмосферна, подземна.

– атмосферна вода – с много ниско съдържание на радиоактивни елементи; това са предимно космогенни радионуклиди и незначителни количества 40К и 238U, повдигнати от земната повърхност от ветровете;
–

подземни води – радиохимичния им състав зависи от количеството на разтворимите радионуклиди, съдържащи се в земните пластове, през които преминават; с най-голямо значение са 40К, 222Rn, 226 Ra;
–

води в открити водеми – радиоактивността зависи от типа на водното подхранване – повърхностно или подпочвено;

– повърхностни води / дъждовни, снежни/ – съдържат много малки количества радиоактивни елементи, предимно 40К, 238U, 226Ra;

     Съдържание на естествени радионуклиди в растителни и животински организми.
Всички радиоактивни елементи, съдържащи се в природата се включват в обмяната на живите организми. Разграничаваме 2 групи радиоактивни елементи:
– радиоактивни елементи, които се намират в смес с техните стабилни изотопи, активно участващи в обмяната на веществата; такива са 40К, 14С, 3Н; съдържанието им в организма зависи от количеството на техните стабилни изотопи;
– радиоактивни елементи, чието количество в тъканите от растителен и животински произход зависи от тяхната концентрация във външната среда /най-вече почва и вода/ – 238U, 226Ra, 232Th; количеството им е по-голямо в растенията и храната от растителен произход е основен източник за постъпването им в човешкия и животински организъм;

     Поради широкото разпределение на стабилния изотоп К в природата, значителна част от радиоактивността на растенията и животните се дължи на 40К. Количеството му в растенията е по-голямо от това в животните. Радиоактивността на човешкото тяло се определя главно от съдържанието в тъканите на 40К, 16С и 3Н.

     Основно депо за 40К в човешкия организъм са мускулната тъкан и костния мозък. Другия земен естествен радионуклид – 87Rb се натрупва в костите. Земните естествени радионуклиди от семейството на 238U и 232Th /торий/ се натрупват също в костите. Космогенните радионуклиди се разпределят равомерно в целия организъм.

     Радиационния фон, формиран от космическите лъчения и излъчванията на естествените радионуклиди в околната среда създават определена погълната доза в органите и тъканите на всеки човек. Това е така нареченото фоново облъчване.
Биологичното значение на естествения радиационен фон не е изяснено. Съществуват различни хипотези:

І хипотеза – фоновото облъчване има вредно действие и индуцира част от спонтаните мутации.

ІІ хипотеза – фоновото облъчване има стимулиращ ефект, в резултат на което се отделят биологично активни вещества, действащи на биомембраните и на синтеза на някои ензими и аминокиселини.

ІІІ хипотеза – йонизиращата радиация е необходим фактор за живота на планетата тъй като при опити за понижаване на фоновото облъчване се стига да радиационна недостатъчност.

ІІ. Техногенни източници на радиационно замърсяване.
Радиоактивни материали се използват в различни сфери на човешката дейност: медицина, индустрия, енергетика и др.

източници на радиация

техногенни източници на радиационното замърсяване

Share Button

Вашият коментар

Вашият имейл адрес няма да бъде публикуван.

Този сайт използва Akismet за намаляване на спама. Научете как се обработват данните ви за коментари.