Невидимые лучи вокруг нас - Александр Михайлович Кузин

почвы в атмосферу, то первично они образуются в виде мелко распыленного аэрозоля. Концентрация этих радионуклидов в атмосфере зависит от скорости поступления радона. Она велика в субтропиках и умеренных широтах северного полушария и почти на два порядка ниже в антарктических районах южного полушария. С дождем и снегом, а также в результате мед-Леиного оседания Ро²¹⁰и Рb²¹⁰ выпадают на земную поверхность. Их содержание в дождевой воде колеблется от 0,2 до 7 пКи/л. В обычной питьевой воде содержится, как правило, менее 1 пКи/л, но в минеральных водах их содержание доходит до 10 пКи/л.

На поверхности Земли эти радионуклиды Поглощаются растениями непосредственно через листовую поверхность или из почвы через корневую систему. Попадая в моря и океаны, Ро²¹⁰ и Рb²¹⁰ концентрируются в мышцах морских организмов, где их содержание может доходить до 500 пКи/кг. В организм человека эти радионуклиды могут попадать из воздуха при дыхании, при курении с табачным дымом и с растительной или животной пищей. Непосредственно из воздуха при дыхании за день в легкие попадает не более 0,37 пКи. Значительно большие количества поступают в легкие курильщиков. Табак в процессе роста поглощает выпадающие на его листья Рb²¹⁰ и Ро²¹⁰. При высокой температуре содержащиеся в табаке радионуклиды переходят в дым и с дымом проникают в легкие курильщиков. Человек, выкуривающий в день 20 сигарет, поглощает легкими до 3 пКи этих радионуклидов. Их поступление с пищей зависит от состава пищи и повышается на севере, где в питании преобладает мясо оленей, и в приморских странах, где население питается морскими продуктами (табл. 5).

На Крайнем Севере лишайники, покрывающие поверхность тундры, поглощают почти весь выпадающий радиоактивный свинец и полоний. В лишайниках, собранных на севере Канады, Финляндии, СССР, США, содержание этих элементов достигает огромных величин: 6400–9200 пКи/кг сухого веса. У оленей, питающихся лишайниками, радионуклиды накапливаются в костях (до 5000 пКи/кг сырого веса) и мясе (до 360 пКи/кг). У северных народов, потребляющих мясо оленей (эскимосы, ненцы и др.), повышенное содержание Ро²¹⁰ и Рb²¹⁰ в костях и мягких тканях.

Основная поглощенная доза обусловлена высокоэнергетичными α-частицами Ро²¹⁰. Для костной ткани она составляет 3 мрад/год для некурящих и около 4 мрад/год для курильщиков. В северных районах облученность от Ро²¹⁰ костной ткани достигает 10 мрад/год и для мягких тканей 5–7 мрад/год. Доля β-излучения Рb²¹⁰ на два-три порядка ниже.

В процессе радиоактивного распада урана и тория образуются короткоживущие газообразные радиоактивные нуклиды. Уран-238 и находящийся с ним в равновесии радий-226 дают эманацию радия — радон-222 (Rn²²²) с периодом полураспада 3,8 дня. При распаде радон-222 дает ряд короткоживущих (п. п. — минуты и секунды) дочерних радиоактивных нуклидов. При распаде тория тоже образуется газообразный нуклид торон-220, очень быстро распадающийся (п. п. 55 с) с образованием серии короткоживущих дочерних радиоактивных нуклидов. По своим свойствам радон-222 и торон-220 очень близки друг к другу (благородные газы), как близки их твердые (аэрозоли) быстрораспадающиеся дочерние продукты. Поэтому принято второе название торона — радон-220. (Обычно используется второе название, имея в виду общий источник радиации.)

Радон постоянно образуется в окружающих нас породах, почвах, строительных материалах, воде и выделяется в атмосферу. Радон, как благородный газ, не реагирует с компонентами воздуха, но, распадаясь, дает серию дочерних нуклидов (полоний-218, 214, 216, 212; свинец-214, 212 и висмут-214, 212), которые, соединяясь с кислородом, водой и другими газами атмосферы, образуют частицы очень малых размеров — клюстеры. В течение секунд и минут они агрегируют, давая более крупные частицы аэрозоля, оседающие на окружающие поверхности. Практически через три часа уже все дочерние продукты распадаются.

Хотя речь идет о короткоживущих радионуклидах, однако их постоянное новообразование и распад приводят к равновесному их содержанию в атмосфере, создающему определенный постоянный уровень радиации. Этот уровень обычно оценивается в пКи на литр суммарного излучения радона и его дочерних короткоживущих продуктов распада. В шахтах, где содержание радона и его продуктов распада повышенно, удобнее использовать в качестве единицы измерения величину 100 пКи/л, называемую рабочим уровнем (РУ).

Концентрация радона и его продуктов распада в окружающей нас среде варьирует в широких пределах. В природе она достигает наибольших величин в газах почвы и непосредственно на ее поверхности. Концентрация быстро падает с высотой: уже на высоте 1 м она, как правило, в два — четыре раза меньше, чем на поверхности почвы, а на высоте 4–5 м уже ничтожно мала. В солнечные дни падение содержания радона и продуктов его распада с высотой проявляется более резко, чем ночью. Над континентами концентрация выше, чем над поверхностью морей и океанов.

С высокими концентрациями радона и продуктов его распада мы сталкиваемся в закрытых, плохо вентилируемых помещениях. Конечно, проявляется зависимость от строительного материала помещения и от качества вентиляции. Табл. 6 дает представление о вариациях этих величин.

Многие природные источники содержат радон. Его концентрация в воде различных источников колеблется от величин ниже 1 пКи/л до 10⁶ пКи/л. Многие озера и реки содержат от 3 до 10 пКи/л, грунтовые воды — от 10² до 10⁴ пКи/л. При использовании этих вод для питья или для купания можно получить дополнительное, иногда весьма значительное облучение (подробнее мы рассмотрим эту ситуацию в другой главе). Кипяченая вода и минеральные воды, транспортируемые в бутылках, конечно, уже не содержат радона и короткоживущих продуктов его распада.

Доза и мощность облучения от радона и его дочерних продуктов распада будет сильно варьировать в различных организмах и их тканях. Наибольшую дозу получают бронхиальные эпителиальные клетки, непосредственно соприкасающиеся с радоном при дыхании и постоянно сорбирующие крупные частицы радиоактивного аэрозоля (дочерние продукты). Мелкие частицы (клюстеры) проникают и в более глубоко лежащие клетки легких. Близки к ним и дозы, действующие на поверхность кожи. Очень немного радона растворяется в крови и разносится по внутренним органам. При питье свежих минеральных вод, богатых радоном, значительная доза будет падать на эпителий желудочно-кишечного тракта.

Из всего сказанного в этой главе можно заключить, что все живые организмы на земле постоянно подвергаются облучению от природных источников. Получаемые дозы варьируют в пределах одного-двух порядков в зависимости от места обитания, условий жизни и питания. Научный комитет по действию атомной радиации при ООН рассчитал средние годовые дозы излучения для всего населения (для различных тканей человека), живущего в нормальных условиях, от основных источников природной радиации. Полученные данные приведены в табл. 7.