Основну частину опромінення населення земної кулі одержує від природних джерел радіації. Таке твердження випливає з того, що всі джерела радіації можна розділити на групи:
· природні джерела, що дають середні річні ефективні дози опромінення 2 мЗв;
· джерела, що використовуються в медицині, середньостатистичні дози опромінення від яких у рік складають 0,4 мЗв;
· радіоактивні опади, у середньому опромінення, що дають у рік дозу, рівну 0,02 мЗв;
· атомна енергетика, доза опромінення від якої складає в рік 0,001 мЗв.
Більшість з них такі, що уникнути опромінення від них зовсім неможливо, тому що ними є природні джерела радіації. Ними є:
· джерела земного походження, внутрішнє опромінення від яких складає 1,325 мЗв;
· джерела земного походження, зовнішнє опромінення від яких складає 0,35 мЗв;
· космічне зовнішнє опромінення, що складає 0,3 мЗв;
· космічне внутрішнє опромінення, що значно менше й у середньому складає 0,015 мЗв.
Людина піддається опроміненню двома способами. Радіоактивні речовини можуть знаходитися поза організмом і опромінювати його зовні. У цьому випадку говорять про зовнішнє опромінення. Але радіоактивні речовини можуть виявитися й у їжі, і у воді, і в повітрі і потрапити всередину організму разом з їжею, чи водою через органи дихання. Такий спосіб опромінення називається внутрішнім.
Зовнішнє опромінення
Протягом всієї історії існування Землі різні види випромінювання надходять від радіоактивних речовин, що знаходяться в земній корі, а також падають на поверхню Землі з космосу.
Космічні промені дають радіаційний фон ледве менше половини зовнішнього опромінення, одержуваного населенням від природних джерел. Космічні промені складаються в основному з заряджених часток.
Велика частина космічних променів приходить до нас з космосу, але деяка їхня частина народжується на Сонці під час сонячних спалахів. Космічні промені можуть досягати поверхні Землі чи взаємодіяти з її атмосферою, породжуючи вторинне випромінювання і приводячи до утворення різних радіонуклідів. Північний і Південний полюси одержують радіації більше, ніж екваторіальні області, через наявність у Землі магнітного полюса, що відхиляє заряджені частки. Рівень опромінення росте з висотою, оскільки при цьому над нами залишається усе менше повітря, що грає роль захисного екрана.
Земна радіація обумовлена тим, що основні радіоактивні ізотопи, що зустрічаються в гірських породах Землі – це калій-40, рубідій-87 і члени інших радіоактивних сімейств, включені до складу Землі із самого її народження. Вони беруть початок відповідно від урану-238 і торію-232 , що є довгоживучими ізотопами. Рівні земної радіації також неоднакові для різних місць і залежать від концентрації радіонуклідів у тій чи іншій ділянці земної кори. Приблизно 95% населення живе в місцях, де потужність дози в середньому складає від 0,3 до 0,6 мЗв в рік, близько 3% одержує в середньому один мЗв у рік, а близько 1,5% – більш 1,4 мЗв у рік. Є місця, де рівні земної радіації значно вищі. По підрахунках Наукового комітету з дії атомної радіації, створеного в рамках ООН у 1955 р, середня ефективна еквівалентна доза зовнішнього опромінення, що людина одержує від земних джерел природної радіації, складає приблизно 350 мЗв. Це чуть більше середньої індивідуальної дози опромінення через радіаційний фон, створюваний космічними променями на рівні моря.
Внутрішнє опромінення
У середньому дві третини ефективної еквівалентної дози опромінення, що людина одержує від природних джерел радіації, випромінювання яке надходить від радіоактивних речовин, які потрапили в організм із їжею, водою і повітрям.
Невелика частина цієї дози приходиться на радіоактивні ізотопи типу вуглецю-14 і тритію, що утворюються під впливом космічної радіації. Все інше надходить від джерел земного походження. У середньому людина одержує близько 180 мЗв у рік за рахунок калію-40, що засвоюється організмом разом з нерадіоактивними ізотопами калію, необхідними для життєдіяльності організму. Однак значно більшу дозу внутрішнього опромінення людина одержує від нуклідів радіоактивного ряду урану-238 і в меншому ступені від радіоактивного ряду торію-232 .
Деякі з них, наприклад нукліди свинцю-210 і полонію-210 , надходять в організм з їжею. Вони концентруються в рибі й у молюсках, тому люди, що споживають багато риби й інших дарунків моря, можуть одержати відносно високі дози опромінення.
Найбільш вагомим із усіх природних джерел радіації є важкий газ (у 7,5 разів важче повітря) - радон. У природі радон зустрічається в двох формах: у виді радону-222 , члена радіоактивного ряду, утвореного продуктами розпаду урану-238 , і у виді радону - 220 , члена радіоактивного ряду торія-232. Основну частину дози опромінення від радону людина одержує, знаходячись у закритому, не провітрюваному приміщенні. Концентрація радону в закритих приміщеннях у середньому у вісім разів вище, ніж у зовнішнім атмосфернім повітрі.
Радон концентрується в повітрі усередині приміщень лише тоді, коли вони в достатній мірі ізольовані від зовнішнього середовища. Надходячи усередину приміщення тим чи іншим шляхом (просочуючись через фундамент і підлогу, чи ґрунт, вивільняючись з матеріалів, використовуваних у конструкції будинку), радон накопичується в ньому. У результаті в приміщенні можуть виникати досить високі рівні радіації. Іноді концентрація радону в закритому приміщенні в 5000 разів вище концентрації радону в зовнішнім повітрі (виявлене у Швеції й у Фінляндії в будівлях 70-х років). Найпоширеніші будівельні матеріали, такі як дерево, цегла і бетон, виділяють дещо небагато радону. Набагато більшою питомою радіоактивністю володіють граніт і пемза.
У таблиці 4 приведені питомі радіоактивності деяких будівельних матеріалів.
Таблиця 4
Будівельні матеріали | Питомі радіоактивності(Бк радію і торію на 1 кг), Бк/кг |
| Дерево | 1.1 |
| Зола (дерева) | 341 |
| Цемент | Менше 45 |
| Цегла червона | 126 |
| Граніт | 170 |
| Пісок і гравій | 34 |
| Природний гіпс | 29 |
Тому радіаційний контроль будівельних матеріалів заслуговує самої пильної уваги.
Однак головне джерело радону в закритих приміщеннях – це ґрунт. Концентрація радону у верхніх поверхах багатоповерхових будинків, як правило, нижче, ніж на першому поверсі. Швидкість проникнення вихідного з землі радону в приміщення фактично визначається товщиною і цілісністю міжповерхових перекриттів.
Емісія радону зі стін зменшується в 10 разів при облицюванні стін пластиковими матеріалами типу поліаміду, чи полівінілхлориду поліетилену чи трьома шарами олійної фарби. Навіть при обклеюванні стін шпалерами швидкість емісії радону зменшується на 30%.
Ще одне важливе джерело надходження радону в приміщення являють собою вода і природний газ. Концентрація радону в звичайно використовуваній воді надзвичайно мала, але вода з деяких джерел, особливо з глибоких чи колодязів артезіанських шпар, містить дуже багато радону. Найбільша зареєстрована питома радіоактивність води в системах водопостачання складає 100 мільйонів Бк /м3, найменша дорівнює нулю.
Однак основна небезпека виходить зовсім не від питної води, тому що люди звичайно споживають велику частину води в складі їжі після її кип'ятіння. При кип'ятінні води радон у значній мірі випаровується.
Велику небезпеку представляє попадання пари води з високим змістом радону в легені разом із вдихуваним повітрям, що найчастіше відбувається у ванній кімнаті. При обстеженні будинків у Фінляндії виявилося, що в середньому концентрація радону у ванній кімнаті в три рази вище, ніж на кухні, і приблизно в сорок разів вище, ніж у житлових кімнатах.
Радон проникає також у природний газ під землею. У результаті попередньої переробки газу й у процесі збереження, перед надходженням його до споживача, велика частина радону зникає. Але концентрація радону в приміщенні може зрости, якщо кухонні плити, опалювальні й інші нагрівальні пристрої, у яких спалюється природний газ, не мають витяжки.
По оцінках фахівців ефективна еквівалентна доза опромінення від радону і його дочірніх продуктів складає в середньому біля одного мЗв/рік, тобто приблизно половина всієї річної дози, одержувана людиною в середньому від усіх природних джерел радіації.
Вугілля, подібно більшості інших природних матеріалів, містить незначні кількості первинних радіонуклідів. Останні після спалювання вугілля попадають у навколишнє середовище, де можуть служити джерелом опромінення людей.
Концентрація радіонуклідів у різних вугільних шарах відрізняється в сотні разів. В основному вугілля містить менше радіонуклідів, ніж земна кора. Але при спалюванні вугілля велика частина його мінеральних компонентів спікається в шлак чи золу, де в основному концентруються радіонукліди.
Використання золи як добавку до цементу і бетону може привести до збільшення радіаційного опромінення.
Ще одним джерелом опромінення населення є термальні води. Вимірювання емісії радону на електростанції, що експлуатує підземні термальні води показали, що на кожен гігават-рік вироблюваної електроенергії приходиться в три рази більше від аналогічної дози опромінення від електростанцій, що працюють на вугіллі.