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:
3. космическое излучение;
4. естественные радионуклиды, содержащиеся в земле, воде, воздухе, других объектах окружающей среды;
5. искусственные радионуклиды, образовавшиеся в результате человеческой деятельности (например, при ядерных испытаниях);
6. радиоактивные отходы, отдельные радиоактивные вещества, используемые в медицине, технике, сельском хозяйстве.
Космическое излучение. Характеризуется потоком различных частиц, приходящих к нам из космического пространства. Подразделяется на первичное и вторичное. В свою очередь, 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 % - ионов гелия (Не). „Возраст", т. е. время прихода этого излучения из Галактики, - 2,5-33 млн. лет. Первичное солнечное излучение происходит в виде вспышек на Солнце, что сопровождается освобождением большого количества энергии в области видимого, ультрафиолетового и рентгеновского спектров излучения. Наиболее сильные вспышки сопровождаются выбросом большого количества заряженных частиц, главном образом протонов и α-частиц. Первичное солнечное излучение обладает относительно низкой энергией, поэтому не приводит к существенному увеличению дозы внешнего излучения на поверхности Земли.
Радиационный пояс Земли состоит из протонов и электронов с небольшим содержанием α-частиц, которые захватываются магнитным полем Земли и двигаются по спиралям вокруг его силовых линий.
В целом первичное космическое излучение почти полностью исчезает на высоте 20 км, его высокоэнергетические частицы взаимодействуют с ядрами атомов воздуха, образуя нейтроны, протоны и мезоны.
Население Земли практически подвергается воздействию вторичного космического излучения в результате образования космогенных радионуклидов. Последние возникают при взаимодействии частиц вторичного космического излучения с ядрами различных атомов, присутствующих в атмосфере. При рассмотрении вторичного космического излучения значительная роль отводится протонам высоких энергий, нейтронам и ионам, которые взаимодействуют с ядрами атомов воздуха, образуя новые вторичные частицы - каскады. Развитие этого процесса приводит к образованию ливней из числа вторичных частиц.
Мощность дозы космического излучения определяется двумя величинами: интенсивность ионизации в воздухе и плотность потока нейтронов, что является предметом специального рассмотрения.
Естественные радионуклиды. К ним относятся указанные выше космогенные радионуклиды, главным образом ³Н, Ве, ¹ С, ²²Nа, ² Nа 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 ºK, ²³ U, 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 неугомонной деятельности человека, распространения технологий переработки природных продуктов, содержащих радионуклиды.
Искусственные радионуклиды. Испытание ядерного оружия - один из самых опасных источников радиоактивного загрязнения окружающей среды.
Образующиеся при делении радионуклиды проникают в организм человека через вдыхание зараженного воздуха, употребление в пищу загрязненных продуктов, в результате человек подвергается внутреннему облучению; через воздействие 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: углерод-14; цезий-137; стронций-90; рутений-106; цсрий-144; водород-3; Йод-131. Доза внешнего облучения формируется в основном за счет радионуклидов: Цирконий-95, его дочернего радионуклида Nb ¹° Ru ¹°³Ru ¹ °Ba ¹³ Cs.
Наряду с испытаниями ядерного оружия, источниками загрязнения окружающей среды могут быть:
7. добыча и переработка урановых и ториевых руд;
8. обогащение урана изотопом урана-235 т. е- получение уранового топлива;
9. работа ядерных реакторов;
10.переработка ядерного топлива с целью извлечения радионуклидов для нужд народного хозяйства;
11.хранение и захоронение радиоактивных отходов.
Так, за период испытаний с 1949 - 1962 гг. на Семипалатинском ядерном полигоне (СЯП) было проведено 476 ядерных взрывов, в т.ч. 88 воздушных и 25 наземных. Самый «грязный» был взрыв в 1949 г. Наиболее сильное радиационное воздействие испытала юго-западная часть Алтайского края. Далее зона влияния СЯП протягивается широкой полосой через центральные районы к территории Новосибирской и Кемеровской областей, и республикам Тыва и Алтай, радиоактивные облака от некоторых взрывов достигали Иркутскую область.
В последнее время становится актуальной проблема радона, который образуется при естественном радиоактивном распаде радия. Радиоактивность радона в наружном воздухе обычно составляет 1-20, достигая в горных районах до 60 Бк/м³ и более, в воздухе жилых помещений порядка 50, в отдельных случаях до нескольких тысяч беккерелей на 1 м³.
Определенную радиоактивность имеют такие 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 (Германия) 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 удаление радона из воды является ее аэрация.
В табл. 1 и 2 представлены данные о влиянии на человека природных и искусственных источников ионизирующего излучения.
Еще один источник загрязнения пищевой продукции естественными искусственными радионуклидами - воды АЭС, других предприятий ядерное топливного цикла, которые могут поступать в открытую гидрографическую сеть, использоваться для рыборазведения, водопоя скота, орошения и т. д.
Радиоизотопы тяжелых металлов накапливаются в рыбах, обитающих в морях и реках. Имеются данные о накоплении в щуках, лососе, тунце - Fe, устрицах - Zn, и моллюсках - Sr
Таблица 1 Природные источники ионизирующего излучения
| Источники | Средняя годовая доза | Вклад в дозу, % | |
| бэр | Зв | ||
| Космос (излучение на уровне моря) | 0,30 | 15,1 | |
| Земля (грунт, вода, строительные материалы) | 50-130 | 0,5-1.3 | 68,8 |
| Радиоактивные элементы, содержащиеся в тканях человека | 0,30 | 15,1 | |
| Другие источники | 0,02 | 1,0 | |
| Итого | 200,0 | 2,0 |
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.
Таблица 2 Искусственные источники ионизирующего излучения (оценка средних годовых доз)
| Источники | Годовая доза | Доля от природного фона, % (до 200 мбэр) | |
| бэр | Зв | ||
| Медицинские приборы | 100-150 | 1,0-1,5 | 50-75 |
| Полеты в самолете (расстояние 200 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 | 0,006-0,06 | 0,3-3,0 |
| Глобальные осадки от испытания ядерного оружия | 2,5 | 0,02 | 1,0 |
| Другие источники | 4,0 | - | - |
Авария на Чернобыльской АЭС показывает интенсивную биогенную миграцию радионуклидов цезия и стронция, которая обусловливает высокие уровни поступления их в организм человека (о допустимых уровнях приложение 1). 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 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 космического воздействия радиоактивных частиц;
соблюдение глобальной техники безопасности при добыче, использовании и хранении радиоактивных элементов, применяемых человеком в процессе его жизнедеятельности.
Таблица 3 Некоторые радиоактивные изотопы и их характеристика
| Элемент | Символ радиоактивного изитопа | Период полураспада | Энергия излучения, Мэв | |
| β-частицы | α - лучи | |||
| Углерод | С¹ | 5568 лет | 0,155 | - |
| Натрий | Na²° | 15,0 ч | 1,39 | |
| Иод | I¹³¹ | 8,14 дн | 0,25; 0,34; 0,61; 0,82 | 0,08-0,72 |
| Цезий | Cs¹³ | 27 лет | 0,51; 1,17 | 0,66 |
| Железо | Fe | 2,9 года | - | 0,21 |
| Цирконий | Zr | 65 дн | 0,36; 0,40; 0,88 | 0,23; 0,72; 0,75 |
| Стронций | Sr | 51 дн | 1,46 | - |
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.