Естественный радиационный фон

ФОН РАДИАЦИОННЫЙ (РФ, син. фон ионизирующих излучений) — ионизирующие излучения от природных источников космического и земного происхождения, а также от искусственных и естественных радионуклидов, рассеянных в биосфере в результате деятельности человека.

РФ воздействует на все население земного шара, имея относительно постоянный уровень. РФ обусловлен факторами окружающей среды и не включает учитываемое при расчете популяционных доз облучение лиц, работающих с источниками ионизирующего излучения, облучение в диагностических и леч. целях и др. (см. Радиационная безопасность).

Различают естественный радиационный фон, технологически измененный естественный радиационный фон, искусственный радиационный фон и полный радиационный фон.

Естественный радиационный фон (ЕРФ) представляет собой ионизирующие излучения (см.) от природных источников космического и земного происхождения и нередко в литературе отождествляется с понятием РФ.

Технологически измененный естественный радиационный фон (ТИЕРФ) представляет собой ионизирующие излучения от природных источников, претерпевших определенные изменения в результате деятельности человека, напр, излучение от естественных радионуклидов, поступающих в биосферу вместе с извлеченными на поверхность Земли из ее недр полезными ископаемыми (гл. обр. минеральными удобрениями), в результате поступления в окружающую среду продуктов сгорания органического топлива, излучения в помещениях, построенных из материалов, содержащих естественные радионуклиды. Сюда же иногда относят дополнительное облучение за счет полетов на современных высотных самолетах, а также облучение в быту, напр, за счет использования часов, на циферблат к-рых нанесены светосоставы постоянного действия, содержащие естественные радионуклиды.

После начала широких испытаний ядерного оружия возникло глобальное загрязнение биосферы искусственными радионуклидами. В последние годы к нему добавляются пока весьма незначительные, но возрастающие загрязнения локального, регионального и глобального характера, обусловленные отходами предприятий ядерной энергетики и использованием источников ионизирующих излучений в научных целях, в медицине и в народном хозяйстве. Излучение, обусловленное рассеянными в биосфере искусственными радионуклидами, представляет собой искусственный радиационный фон (ИРФ), который в настоящее время добавляет к ЕРФ лишь 1—3%.

Совокупность ЕРФ, ТИЕРФ и ИРФ составляет полный радиационный фон.

Мерой РФ является мощность поглощенной дозы (см. Дозы ионизирующих излучений; Радиационные величины, единицы). В геофизике при этом имеется в виду мощность поглощенной в воздухе дозы на местности за счет внешних источников облучения. В мед. и биол. литературе РФ оценивают, как правило, по мощности поглощенной дозы в тканях организма. При этом учитываются дозы, обусловленные как внешним облучением, так и внутренним, за счет радионуклидов, попавших в организм.

Для удобства сравнения биол. эффективности и оценки риска возникновения отдаленных последствий при различных видах облучения (см.), включая случаи неравномерного облучения, дозы за счет РФ часто выражают в показателях эффективной эквивалентной дозы — условного понятия, характеризующего расчетную дозу равномерного внешнего облучения всего тела, адекватную по риску возникновения отдаленных стохастических (вероятностных) последствий реальной поглощенной дозе в том или ином органе.

Естественный радиационный фон. ЕРФ является основным компонентом РФ.

Природные источники ионизирующего излучения, формирующие ЕРФ, подразделяются на внешние источники внеземного происхождения (космическое излучение); внешние источники земного происхождения, т. е. радионуклиды, присутствующие в земной коре, воде, воздухе; внутренние источники, т. е. радионуклиды естественного происхождения, содержащиеся в организме человека.

Космическое излучение, проникающее в атмосферу Земли из космического пространства, представляет собой излучение высоких энергий (первичное космическое излучение), к-рое взаимодействует с ядрами атомов элементов, присутствующих в атмосфере, и порождает достигающее поверхности Земли вторичное космическое излучение, состоящее из ядерных частиц и электромагнитного излучения (см. Космическое излучение). Годовая эффективная эквивалентная доза на уровне моря за счет космического излучения составляет 30 мбэр (3-10-4 Зв). Люди, проживающие в условиях высокогорья, получают в 1,5—2 раза более высокие дозы внешнего космического облучения.

Внешнее излучение за счет радионуклидов земного происхождения обусловлено 40К и элементами радиоактивных рядов 238U, 232Th, присутствующими в земной коре на протяжении всей истории планеты (см. Торий, Уран). Средняя по земному шару мощность поглощенной дозы в воздухе от природных радионуклидов земного происхождения вне помещений составляет 5 мкрад/час (0,05 мкГр/час). В отдельных регионах земного шара, напр, в нек-рых районах Индии, Бразилии, Франции, эти значения существенно выше. Принимая коэффициент, учитывающий среднее время пребывания человека вне помещений, равным 0,2, можно рассчитать, что годовая эффективная эквивалентная доза за счет гамма-излучения земного происхождения вне помещений составляет 6 мбэр (6*10-5 Зв). В помещениях доза от внешнего излучения иная, поскольку стены и перекрытия, с одной стороны, защищают от излучения, генерируемого природными радионуклидами земной коры, а с другой — сами становятся источниками дополнительного излучения, т. к. стройматериалы могут содержать повышенные количества радионуклидов. Деревянные дома в слабой степени защищают от внешнего излучения, не создавая дополнительного, в то время как дома из кирпича и бетона эффективно защищают от излучения с поверхности Земли, а создаваемая внутри таких зданий доза обусловлена гл. обр. содержащимися в стройматериалах радионуклидами. В современных зданиях из кирпича и бетона мощность дозы внутри помещений, как правило, в 1,5—2 раза выше мощности дозы вне помещений. С учетом соотношения имеющихся на земном шаре зданий из дерева, кирпича и бетона Научный комитет по действию атомной радиации при ООН оценивает усредненную по всему земному шару мощность поглощенной дозы в воздухе внутри помещений на уровне примерно 6 мкрад/час (6-10-8 Гр/час). Учитывая время пребывания человека в помещениях, выражаемое коэффициентом 0,8, можно подсчитать, что годовая эффективная эквивалентная доза внутри помещений составляет 29 мбэр (2,9-10~4 Зв), а суммарная (вне и внутри помещений) годовая эффективная эквивалентная доза за счет внешнего облучения радионуклидами земного происхождения равна 6 мбэр + 29 мбэр = 35 мбэр (3,5*10-4 Зв).

Внутреннее облучение радионуклидами естественного происхождения обусловлено их поступлением в пищеварительный тракт с пищей и водой, а также в легкие при дыхании. Радионуклиды космогенного происхождения (3Н, 7Be, 14С) обусловливают незначительную часть дозы внутреннего облучения, в среднем 1,5 мбэр (0,015 мЗв) в год.

Радионуклиды земного происхождения, попадающие в организм, создают годовую эффективную эквивалентную дозу на уровне 140 мбэр (1400 мкЗв), из к-рых 18 мбэр (180 мкЗв) — за счет 40К (см. Калий), проникающего гл. обр. с пищей, 120 мбэр (1200 мкЗв) — за счет изотопов 222Rn и 220Rn (торона), а также короткоживущих продуктов их распада, находящихся преимущественно в воздухе помещений вследствие поступления торона и 222Rn из стройматериалов и грунта подвальных помещений (см. Радон). 238U поступает в основном с пищей, существенно меньше — с водой (за исключением отдельных регионов, в частности в Хельсинки, где концентрация 238U в нек-рых водоисточниках достигает 5,4 нкюри/л (200 Бк/л). Годовое поступление 238U в организм человека в среднем составляет ок. 140 пкюри (ок. 5 Бк), концентрация в костной ткани — на уровне 2,7—5,4 пкюри/кг (0,1 — 0,2 Бк/кг), годовые поглощенные дозы на эндостальные клетки — 170 мкрад (1,7• 10’6 Гр). 230Th вследствие низкого всасывания в жел.-киш. тракте проникает в организм преимущественно с вдыхаемым воздухом (примерно 0,27 пкюри, или 10 мБк в год). Являясь остеотропным элементом и накапливаясь в скелете, 230Th создает там дозы на уровне 700 мкрад (7 • 10_6 Гр) в год.

Основной изотоп радия (см.) — 226Ra попадает в организм гл. обр. через пищеварительный тракт — примерно 400 пкюри (15 Бк) в год. С воздухом поступает (вместе с вдыхаемой пылью) примерно в 1000 раз меньше радия. Вклад питьевой воды невелик, если вода поступает из поверхностных водоисточников. Население, использующее в качестве водоисточников глубокие колодцы, источники минеральных вод, где концентрация радия существенно выше, может большую его часть получать с водой. Ок. 70—90% радия, поступившего в организм, избирательно накапливается в костной ткани. Среднее содержание 226Ra в скелете человека составляет ок. 27 пкюри (1 Бк). Годовая эффективная эквивалентная доза за счет 226Ra в регионах с обычным ЕРФ относительно невелика и составляет около 0,6— 0,7 мбэр (6—7 мкЗв).

Технологически измененный естественный радиационный фон

Около половины эффективной эквивалентной дозы, получаемой организмом от РФ, дают 222Rn и короткоживущие продукты его распада, поступающие через органы дыхания в помещениях. По всему миру средняя концентрация радона в воздухе помещений примерно в 10 раз выше, чем в окружающей среде. Вследствие этого значительную долю всего облучения человек получает в результате пребывания в помещениях. Это дает основание выделять дозу за счет этого вида облучения из дозы, обусловленной ЕРФ, и рассматривать его как компонент технологически измененного (в данном случае усиленного) радиационного фона.

Облучение внутри зданий за счет радона, торона и продуктов их распада в умеренных широтах примерно на 25% выше, чем в среднем по земному шару, что объясняется более высокой концентрацией этих радионуклидов в помещениях и сравнительно более кратковременным пребыванием людей на открытом воздухе по сравнению с зонами тропического и субтропического климата. Основными продуктами распада 222Rn, формирующими значительную долю облучения легких, являются короткоживущие альфа-излучающие изотопы свинца (см.) и полония (218Ро, 214Pb, 214Bi, 214Ро). Кроме того, в организм с воздухом вне помещений поступает в год ок. 108 пкюри (4 Бк) 210РЬ и ок. 27 пкюри (1 Бк) — 210Ро, относящихся к долгоживущим продуктам распада 222Rn. Курящие (20 сигарет в день) дополнительно с табачным дымом получают в год ок. 405 пкюри (15 Бк) 210РЬ и 540 пкюри (20 Бк) 210Ро. Алиментарным путем человек получает дополнительно примерно по 1080 пкюри (40 Б к) этих нуклидов. В северных районах вследствие наличия специфических пищевых цепей (см.) люди, потребляющие мясо северных оленей, получают с нищей в год ок. 3,78 нкюри (140 Бк) 210РЬ и 37,8 нкюри (1400 Бк) 210Ро, что обусловливает повышение дозы внутреннего облучения. Обобщенные данные о вкладе различных природных источников ионизирующего излучения в формирование РФ представлены в таблице 1.

Дозы облучения за счет технологически измененного естественного радиационного фона и полного радиационного фона в значительной мере определяются социально-экономическими факторами. Вследствие этого они в различных странах заметно варьируют. Их изучение началось сравнительно недавно и лишь по отдельным странам к 1983 году получена более или менее полная картина. В таблице 2 представлены данные, характеризующие удельные популяционные (средние индивидуальные) дозы облучения населения СССР за счет всех основных источников облучения (по опубликованным материалам Ин-та биофизики М3 СССР).

Данные таблицы 2 свидетельствуют о решающем вкладе в популяционную дозу естественного радиационного фона, технологически измененного естественного радиационного фона за счет пребывания в зданиях, а также рентгенологических и радиоизотопных диагностических исследований. Излучение, обусловленное искусственными радионуклидами, рассеянными в биосфере, имеет гораздо меньший удельный вес.

Влияние радиационного фона на здоровье является предметом изучения радиационной гигиены (см.). В литературе еще нет установившихся представлений о влиянии на здоровье человека малых доз ионизирующего излучения, характерных для РФ. Общепризнано, что облучение за счет РФ даже в регионах, где он повышен, не вызывает каких-либо специфических лучевых поражений. Распространены высказывания о важной роли, к-рую ЕРФ играл, являясь мутагенным фактором, участвующим в механизмах эволюции живых организмов (см. Радиационная генетика). Нек-рые специалисты полагают, что облучение в малых дозах играет положительную роль, стимулируя жизненные процессы и, во всяком случае, не оказывает вредного воздействия на организм. поскольку ЕРФ существует издревле и к нему люди, животные и растения должны были адаптироваться. Согласно современным представлениям о механизмах и эффектах биол. действия малых доз ионизирующих излучений, обобщенным в изданиях Международной комиссии по радиологической защите и Научного комитета по действию атомной радиации при ООН, РФ не оказывает положительного влияния на здоровье человека. Лечебный эффект радоновых ванн многие специалисты связывают скорее с действием температурных, химических и других нерадиационных факторов, но не с влиянием самого радона и его альфа-активных продуктов распада.

Не следует переоценивать роль ЕРФ и с точки зрения значения для эволюции. Ионизирующие излучения не являются единственным мутагенным фактором, существуют и другие мутагены — жесткая составляющая УФ-излучения Солнца, ионы металлов, продукты неполного сгорания органического топлива, биогенные факторы. В свете современных представлений о механизмах онкогенеза (см.) и индуцируемых ионизирующим излучением генетических повреждений имеются все основания считать, что нек-рая часть злокачественных опухолей и наследственных заболеваний, наблюдающихся у людей, обусловлена воздействием малых доз ионизирующего излучения, прежде всего за счет РФ и такого его компонента, как радон и его дочерние продукты. Вследствие наличия длительного латентного периода и возрастания вероятности развития злокачественных опухолей с увеличением накопленной дозы ионизирующего излучения индуцированные за счет РФ опухоли проявляются, как правило, в возрасте, когда у человека уже есть потомство. Этот факт, а также весьма низкая вероятность возникновения злокачественных опухолей и наследственных заболеваний под влиянием РФ свидетельствуют в пользу того, что человечество способно существовать и без развития адаптации каждого индивидуума к воздействию ионизирующих излучений на уровне РФ. Таким образом, имеются аргументы в пользу существования определенной, хотя и небольшой, опасности РФ для здоровья. В то же время аргументы, свидетельствующие о его благотворном влиянии на организм, менее убедительны. Вопрос о влиянии малых доз ионизирующих излучений, и в частности компонентов РФ, на здоровье еще нуждается в дальнейших исследованиях.

В СССР Национальной комиссией по радиационной защите при Минздраве СССР официально приняты нормативы, ограничивающие допустимое воздействие на население ТИЕРФ за счет естественных радионуклидов в стройматериалах. При крайне малых дозах, составляющих РФ, риск возникновения злокачественных опухолей и наследственных заболеваний еще меньше — он практически не обнаружим на фоне спонтанной заболеваемости. В таблице 3 показана теоретически ожидаемая частота возникновения злокачественных опухолей с летальным исходом и наследственных болезней среди населения СССР за счет воздействия различных источников ионизирующего излучения. Ее данные рассчитаны в Ин-те биофизики М3 СССР в соответствии с концепцией линейного беспорогового действия ионизирующего излучения (см. Радиационная гигиена).

Исходя из данных таблицы 3, а также используя эпидемиологические и статистические данные о распространенности рака и генетических нарушений, можно рассчитать, что естественный радиационный фон (без дозы, обусловленной пребыванием в зданиях) ответствен примерно за 1% наблюдающейся смертности от злокачественных опухолей.

Отрицательные последствия облучения, не носящие стохастического (вероятностного) характера (см. Пострадиационные эффекты), проявляются лишь при мощностях доз облучения, превосходящих фоновые в десятки и сотни раз.

См. также Радиационная экология.

Таблица 1. ГОДОВЫЕ ЭФФЕКТИВНЫЕ ЭКВИВАЛЕНТНЫЕ ДОЗЫ ОБЛУЧЕНИЯ ЗА СЧЕТ ПРИРОДНЫХ ИСТОЧНИКОВ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ В РЕГИОНАХ С НОРМАЛЬНЫМ РАДИАЦИОННЫМ ФОНОМ (зона умеренного климата)

Таблица 2. СРЕДНЕГОДОВЫЕ ИНДИВИДУАЛЬНЫЕ ЭФФЕКТИВНЫЕ ЭКВИВАЛЕНТНЫЕ ДОЗЫ ОБЛУЧЕНИЯ НАСЕЛЕНИЯ СССР ЗА СЧЕТ ВСЕХ ОСНОВНЫХ ИСТОЧНИКОВ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ в 1981 — 1982 гг.

Источники ионизирующего излучения	Вид облучения	Среднегодовая индивидуальная эффективная эквивалентная доза облучения в мбэр (мкЗв)
Естественный радиационный фон	Внешнее Внутреннее Внешнее и внутреннее суммарно	62 (620) 38 (380) 1 00 (1 000)
Технологически измененный естественный радиационный фон:
естественные радионуклиды, содержащиеся в стройматериалах и воздухе помещений	Внешнее	10 (100)
	Внутреннее	130 (1300)
	Внешнее и внутреннее суммарно	140 (1400)
минеральные удобрения угольные электростанции суммарной мощностью 7 6 Гвт	Внешнее и внутреннее суммарно	0,015 (0,15)
	Внешнее и внутреннее суммарно	0,2 (2)
Искусственный радиационный фон: атомные электростанции суммарной мощностью 12 Гвт	Внешнее и внутреннее суммарно	0,017 (0,17)
глобальные радиоактивные выпадения вследствие испытаний ядерного оружия	Внешнее	1 (НП
	Внутреннее	1,5 (15)
	Внешнее и внутреннее суммарно	2,5 (25)
Рентгено- и радиоизотопная диагностика	Внешнее и внутреннее суммарно	1 50 (1 500)
Суммарная доза облучения от всех источников (округленно)		390 (3900)

Таблица 3. ТЕОРЕТИЧЕСКИ ОЖИДАЕМАЯ ЧАСТОТА ВОЗНИКНОВЕНИЯ ЗЛОКАЧЕСТВЕННЫХ ОПУХОЛЕЙ С ЛЕТАЛЬНЫМ ИСХОДОМ И НАСЛЕДСТВЕННЫХ БОЛЕЗНЕЙ СРЕДИ НАСЕЛЕНИЯ СССР ЗА СЧЕТ ВОЗДЕЙСТВИЯ РАЗЛИЧНЫХ ИСТОЧНИКОВ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ (количество случаев в год)

Заболевания	Количество случаев в год в зависимости от источника ионизирующего излучения
	естественный радиационный фон	стройматериалы (в зданиях)	глобальные радиоактивные выпадения
Все злокачественные опухоли
В том числе:
лейкозы
злокачественные опухоли легких
Наследственные болезни

В. А. Книжников.

«Радиационный фон в норме» — эту фразу обычно употребляют, когда дают оценку ситуациям, связанным с работой атомных электростанций. Нормальный радиационный фон составляет до 0,20 мкЗв/час (20 мкР/час). Порог безопасности для людей – 0,30 мкЗв/час (30 мкР/час). Санитарные нормы и правила предписывают не превышать годовую эффективную дозу облучения в 1 мЗв при проведении рентгена. Но ни в одном международном или отечественном регламентирующем документе вы не найдете нормативного значения естественного радиационного излучения. Почему?

Откуда появляется природная радиация?

Естественный радиационный фон Земли связан с ее историей и эволюцией биосферы. С момента зарождения нашей планеты она находилась под постоянным влиянием космических излучений. Колоссальное количество космогенных радионуклидов было задействовано при формировании земной коры. Ученые полагают, что тектонические процессы, расплавленная магма, образование горных систем обязаны своим появлением радиоактивному распаду и разогреву недр. В местах разломов, сдвигов и растяжений земной коры, океанических впадин радионуклиды выходили на поверхность и появлялись места с мощным ионизирующим излучением. Образования сверхновых звезд также оказывали влияние на Землю – уровень космического излучения повышался на ней в десятки раз. Правда, сверхновые рождались примерно одни раз в сотни миллионов лет. Постепенно радиоактивность Земли снижалась.

В настоящее время биосфера Земли по-прежнему испытывает воздействие космического излучения, радионуклидов, рассеянных в твердых земных породах, океанах, морях, подземных водах, воздухе и в живых организмов. Совокупность перечисленных составляющих радиационного фона (ионизирующего излучения) принято называть естественным радиоактивным фоном. Естественная радиоактивность включает несколько компонентов:

• космические излучения;
• радиоактивные вещества в составе земных недр;
• радионуклиды в воде, пище, воздухе и стройматериалах.

Естественная радиация является неотъемлемой составляющей природной среды обитания. Честь ее открытия принадлежит французскому ученому А. Беккерелю, который случайно открыл феномен естественной радиоактивности в 1896 году. А в 1912 году австрийский физик В. Гесс открыл космические лучи, сравнив ионизацию воздуха в горах и на уровне моря.

Мощность космического излучения неоднородна. Ближе к поверхности земли она уменьшается за счет экранирующего атмосферного слоя. И, наоборот, в горах она сильнее, поскольку защитный экран атмосферы слабее. Например, в самолете, который летит в небе на высоте 10 000 метров, уровень радиации превышает приземную радиацию почти в 10 раз. Сильнейший источник радиоактивного излучения – Солнце. И здесь атмосфера служит нашим защитным экраном.

Естественный радиационный фон в различных местах мира

Допустимый радиационный фон в разных уголках планеты значительно отличается. Во Франции, например, годовая доза естественного облучения составляет 5 мЗв, в Швеции — 6,3 мЗв, а в нашем Красноярске всего 2,3 мЗв. На золотых пляжах Гуарапари в Бразилии, где ежегодно отдыхает больше 30000 человек, уровень радиации составляет 175 мЗв/год из-за высокого содержания тория в песке. В горячих источниках городка Рам-Сер в Иране уровень радиации достигает 400 мЗв/год. На знаменитом курорте Баден-Бадене также повышенный радиационный фон, как и на некоторых других популярных курортах. Радиационный фон в городах контролируют, но это усредненный показатель. Как не попасть впросак, если вы не хотите подвергать здоровье испытанию повышенной дозой естественных радионуклидов? Индикатор радиоактивности станет вашим надежным экспертом в путешествиях.

Все существующие на нашей планете живые организмы так или иначе постоянно подвергаются постороннему влиянию на них радиоактивных веществ. Однако некоторые их этих веществ являются естественными облучениями, которые выделяются из природных залежей, космических реакций и радиоактивных волн. Другой же тип радиоактивного влияния попадает в организм живых существ по причине технического развития и постоянного функционирования на планете большого количества заводов, фабрик, биологических станций и химических производств.
Так или иначе, каждое существо, которое населяет планету Земля, является жертвой радиоактивного влияния и радиационного фона. Сила и количество такого облучения зависит напрямую от характера контакта с ионизирующим веществом и его концентрацией на определенном участке территории.
К примеру, если человек будет долгое время проживать непосредственно в зоне повышенной нормы радиационного фона, он скорее всего вскоре будет страдать некими заболеваниями и жизнь его не будет длинной. Проживет такой человек в два-три раза меньше, нежели тот, который на протяжении своей жизни облучается в норме. Влияние допустимой дозы радиации для человека на организм также может зависеть от образа жизни живого существа, его питания, профилактических мероприятий и генетической предрасположенности к восприятию радиации.
Радиационный фон и допустимый уровень природной радиации в стандартной терминологии определяют общий уровень радиации, который выделяется в процессе естественного излучения природных источников, космических процессов и земных тел. Радиационный фон и естественный фон радиации в рентгенах также включает в себя уровень радиации, который повышается в результате деятельности человека и рассеивается по мере своего производства в биосфере, окружающей планету.
Следует сказать о том, что на определение радиационного фона и допустимого значения радиационного фона для человека не влияют такие факторы, как количество радиации, которое получают люди, работающие непосредственно на заводах или фабриках с ионизирующими веществами, а также тот уровень радиации, который применяется человечеством в целях лечения или диагностики различных заболеваний (рентген).

Какие бывают виды радиационного фона?

Ввиду того, что радиационный фон и норма радиации мкр/ч для человека могут формироваться по целому ряду причин и от разных источников, ученые сегодня могут выделить несколько его разновидностей:

• Естественный фон радиации – тот, который формируется вследствие излучения природных пород, космических тел, естественных природных процессов. Естественный радиационный фон в норме составляет до 10 рентген.
• Искусственный радиационный фон – появляется и накапливается в результате техногенной деятельности человека.
• Технологический фон радиации – максимально повышенный и видоизмененный радиационный фон, который чаще всего регистрируется при возникновении техногенных катастроф и выброса в атмосферу повышенного количества ионизирующих веществ.

Следует сказать, что в общепринятой терминологии и научных источниках ученые выделяют две основные группы радиационного фона: естественный и искусственный.
Что является естественным фоном радиации? Основной объем радиационного фона состоит, по общепринятым подсчетам и статистическим исследованиям, из естественного излучения. При этом на человека могут оказывать влияния радиационные излучения из природных пород, космических взрывов и воздушных тел, подземных источников и некоторых элементов коры. Важно отметить, что внутри человеческого организма также содержится немалое количество радионуклидов, обладающих радиационным фоном.
Из этого следует, что человек всю свою жизнь находится под воздействием внутренней и внешней радиации и нормального радиационного фона. Однако лучевая болезнь может развиться только от особенно сильного и агрессивного радиационного воздействия. Естественные источники радиации и допустимая доза радиации для человека в год поражают человеческий организм примерное на 78% от общей массы получаемого облучения.
Закажите бесплатно консультацию эколога

Что такое внешний и внутренний радиационный фон?

Как уже было сказано выше, человеческий организм постоянно находится под влиянием сразу нескольких радиационных полей и систем. И хотя количество получаемого облучения и нормы радиации, как правило, не превышают дозволенных и безопасных норм, все же стоит разобраться в том, какой радиационный фон влияет на жизнедеятельность и в чем он обычно измеряется.
Различают следующие типы радиационного излучения:

• Облучение внешнего типа. Этот радиационный фон и безопасная доза радиации для человека находится за пределами человеческого организма. Избежать такого облучения практически невозможно, так как человек на протяжении своей жизни постоянно находится в разных радиоактивных полях и так или иначе получает определенные дозы радиации. Контролируемым радиационным полем могут быть гамма-лучи или же рентген, через который проходит каждый без исключения человек. Альфа-излучение в случае внешнего радиационного фона имеет настолько слабое влияние, что оно не учитывается при диагностических проверках и измерениях силы наружного радиационного фона и нормы радиации для человека.
• Радиационный фон внутреннего типа. Эта доза радиации и допустимые дозы радиации согласно таблице могут восприниматься человеческим организмом в случае появления или длительного нахождения в его организме вещества или элемента с радиоактивным влиянием.

Стоит сказать о том, что внутренний радиационный фон нельзя никак устранить или снизить до тех пор, пока вещество с повышенной активностью естественным путем не распадется или же не будет устранено и выведено из тела. Чему в рентгенах равен естественный фон радиации? Важным моментом в этой ситуации является то, что характер влияния на организм такого излучения и тяжесть его повреждений зависит напрямую от самого элемента, силы его излучения, энергии и периода, необходимого для полного или частичного распада.

Польза естественного радиационного фона

На протяжении последних десятков лет ученые проводили множество исследований, пытаясь понять суть и характер воздействия на человеческий организм естественного радиационного фона. Сегодня ученые могут с уверенностью заявить о том, что такой вид радиационного излучения и допустимый годовой уровень радиации для детей являются максимально безопасными и даже необходимыми факторами жизнедеятельности и активности многих живых существ на планете. Природный баланс делает уровень такого радиационного фона максимально безопасным для человеческого организма.
При этом слабые дозы естественной радиации способствуют многим мутациям, помогают эволюционировать отдельным видам живых существ, развиваться на протяжении сотен лет и приобретать новые формы и особенности. Как заявляют многие современные ученые, многолетние мутации и изменения клеток в результате естественного радиационного фона в свое время повлияли на эволюцию большинства живых существ на планете и, может быть, даже были причиной и главным двигательным фактором появления человека как отдельного вида.
Следует отметить, что естественный радиационный фон и допустимые значения доз ионизирующего излучения не являются стабильным и неизменным показателем. На протяжении жизни и функционирования живых существ, биологических масс и космических процессов уровень радиации постоянно меняется. На силу излучения и допустимый уровень радиации в квартире могут оказывать влияние как глобальные факторы (взрывы космических тел), так и локальные события (ядерные взрывы, катастрофы на АЭС).

Как человек воспринимает радиационный фон?

Человеческий организм не способен воспринимать и контролировать уровень получаемой дозы радиации до того момента, пока ионизирующие вещества не начинают причинять вред организму и провоцировать появление побочных симптомов или прямых признаков заболеваний лучевой болезнью.
Наиболее активными полями радиоактивных изменений естественного типа принято считать такие страны, как Индия, Бразилия, Иран, Египет, США, Франция и Украина. Во многих областях постоянно наблюдается усиленная активность вулканов и вулканических пород, а соответственно — и колебание радиационного фона и смены интенсивности излучений. Однако люди, проживающие в этих странах, не могут ощущать и фиксировать степень меняющегося излучения без специально разработанных для этого приборов.
В результате естественных процессов и активности земной коры многие жители планеты могут получать больший уровень радиации, в зависимости от места, где они проживают. Лаборатория ЭкоТестЭкспресс поможет вам провести качественную диагностику радиационного фона в выбранном вами месте, а также проанализировать степень воздействия ионизирующих веществ на человеческий организм.

Навигация по статье:

• Допустимые дозы радиации
• В чем измеряется радиация
• Допустимые нормы радиации
• Перевод величин радиации
• Перевод величин радиоактивного распада
• Видео Единицы измерения радиации

В каких единицах измеряется радиация и какие допустимые дозы безопасны для человека. Какой радиационный фон является естественным, а какой допустимым. Как перевести одни единицы измерения радиации в другие.

Допустимые дозы радиации

• допустимый уровень радиоактивного излучения от естественных источников излучения, иначе говоря естественный радиоактивный фон, в соответствии с нормативными документами, может быть в течении пяти лет подряд не выше чем

  0,57 мкЗв/час

В последующие года, радиационный фон должен быть не выше  0,12 мкЗв/час

• предельно допустимой суммарной годовой дозой, полученной от всех техногенных источников, является

  1 мЗв/год

Величина 1 мЗв/год, суммарно должна включать в себя все эпизоды техногенного воздействия радиации на человека. Сюда входят все типы медицинских обследований и процедур, включает флюорографию, рентген зуба и так далее. Так же сюда относятся полеты на самолетах, прохождение через досмотр в аэропорту, получение радиоактивных изотопов с пищей и так далее.

В чем измеряется радиация

Для оценки физических свойств радиоактивных материалов применяются такие величины как:

• активность радиоактивного источника (Ки или Бк)
• плотность потока энергии (Вт/м2)

Для оценки влияния радиации на вещество (не живые ткани), применяются:

• поглощенная доза (Грей или Рад)
• экспозиционная доза (Кл/кг или Рентген)

Для оценки влияния радиации на живые ткани, применяются:

• эквивалентная доза (Зв или бэр)
• эффективная эквивалентная доза (Зв или бэр)
• мощность эквивалентной дозы (Зв/час)

Оценка действия радиации на не живые объекты

Действие радиации на вещество проявляется в виде энергии, которую вещество получает от радиоактивного излучения, и чем больше вещество поглотит этой энергии, тем сильнее действие радиации на вещество. Количество энергии радиоактивного излучения, воздействующего на вещество, оценивается в дозах, а количество поглощенной веществом энергии называется — поглощенной дозой.

Поглощенная доза — это количество радиации, которое поглощено веществом. В системе СИ для измерения поглощенной дозы используется — Грей (Гр).

1 Грей — это количество энергии радиоактивного излучения в 1 Дж, которая поглощена веществом массой в 1 кг, независимо от вида радиоактивного излучения и его энергии.

1 Грей (Гр) = 1Дж/кг = 100 рад

Данная величина не учитывает степень воздействия (ионизации) на вещество различных видов радиации. Более информативная величина, это экспозиционная доза радиации.

Экспозиционная доза — это величина, характеризующая поглощённую дозу радиации и степень ионизации вещества. В системе СИ для измерения экспозиционной дозы используется — Кулон/кг (Кл/кг).

1 Кл/кг= 3,88*103 Р

Используемая внесистемная единица экспозиционной дозы — Рентген (Р):

1 Р = 2,57976*10-4 Кл/кг

Доза в 1 Рентген — это образование 2,083*109 пар ионов на 1см3 воздуха

Оценка действия радиации на живые организмы

Если живые ткани облучить разными видами радиации, имеющими одинаковую энергию, то последствия для живой ткани будут сильно отличаться в зависимости от вида радиоактивного излучения. Например, последствия от воздействия альфа излучения с энергией в 1 Дж на 1 кг вещества будут сильно отличаться от последствий воздействия энергии в 1 Дж на 1 кг вещества, но только гамма излучения. То есть при одинаковой поглощенной дозе радиации, но только от разных видов радиоактивного излучения, последствия будут разными. То есть для оценки влияния радиации на живой организм недостаточно просто понятия поглощенной или экспозиционной дозы радиации. Поэтому для живых тканей было введено понятие эквивалентной дозы.

Эквивалентная доза — это поглощённая живой тканью доза радиации, умноженная на коэффициент k, учитывающий степень опасности различных видов радиации. В системе СИ для измерения эквивалентной дозы используется — Зиверт (Зв).

Используемая внесистемная единица эквивалентной дозы — Бэр (бэр): 1 Зв = 100 бэр.

Коэффициент k
Вид излучения и диапазон энергий	Весовой множитель
Фотоны всех энергий (гамма излучение)	1
Электроны и мюоны всех энергий (бета излучение)	1
Нейтроны с энергией < 10 КэВ (нейтронное излучение)	5
Нейтроны от 10 до 100 КэВ (нейтронное излучение)	10
Нейтроны от 100 КэВ до 2 МэВ (нейтронное излучение)	20
Нейтроны от 2 МэВ до 20 МэВ (нейтронное излучение)	10
Нейтроны > 20 МэВ (нейтронное излучение)	5
Протоны с энергий > 2 МэВ (кроме протонов отдачи)	5
Альфа-частицы, осколки деления и другие тяжелые ядра (альфа излучение)	20

Чем выше «коэффициент k» тем опаснее действие определенного вида радиции для тканей живого организма.

Для более лучшего понимания, можно немного по-другому дать определение «эквивалентной дозы радиации»:

Эквивалентная доза радиации — это количество энергии поглощённое живой тканью (поглощенная доза в Грей, рад или Дж/кг) от радиоактивного излучения с учетом степени воздействия (наносимого вреда) этой энергии на живые ткани (коэффициент К).

Допустимые нормы радиации

В России, с момента аварии в Чернобыле, наибольшее распространение имела внесистемная единица измерения мкР/час, отражающая экспозиционная дозу, которая характеризует меру ионизации вещества и поглощенную им дозу. Данная величина не учитывает различия в воздействии разных видов радиации (альфа, бета, нейтронного, гама, рентгеновского) на живой организм.

Наиболее объективная характеристика это — эквивалентная доза радиации, измеряемая в Зивертах. Для оценки биологического действия радиации в основном применяется мощность эквивалентной дозы радиации, измеряемая в Зивертах в час. То есть это оценка воздействия радиации на организм человека за единицу времени, в данном случае за час. Учитывая, что 1 Зиверт это значительная доза радиации, для удобства применяют кратную ей величину, указываемую в микро Зивертах — мкЗв/час:

1 Зв/час = 1000 мЗв/час = 1 000 000 мкЗв/час.

Могут применяться величины, характеризующие воздействия радиации за более длительный период, например, за 1 год.

Но в нормативных документах есть противоречия по допустимому уровню радиации от природных источников. Если просуммировать все допустимые нормы, указанные в нормативных документах (МУ 2.6.1.1088-02, СанПиН 2.6.1.2800-10, СанПиН 2.6.1.2523-09), по каждому отдельному природному источнику излучения, то получим, что радиационный фон от всех природных источников радиации (включая редчайший газ радон) не должен составлять более 2,346 мЗв/год или 0,268 мкЗв/час. Это подробно рассмотрено в статье «Источники радиоактивных излучений». Однако в нормативных документах СП 2.6.1.2612-10 и СанПиН 2.6.1.2800-10 указана приемлемая норма для природных источников радиации в 5 мЗв/год или 0,57 мкЗ/час.

Как видите, разница в 2 раза. То есть к допустимому нормативному значению 0,268 мкЗв/час, без всяких обоснований применен повышающий коэффициент 2. Это скорее всего связано с тем, что нас в современном мире стали массово окружать материалы (прежде всего строительные материалы) содержащие радиоактивные элементы.

Обратите внимание, что в соответствии с нормативными документами, допустимый уровень радиации от естественных источников излучения 5 мЗв/год, а от искусственных (техногенных) источников радиоактивного излучения всего 1 мЗв/год.

Получается, что при уровне радиоактивного излучения от искусственных источников свыше 1 мЗв/год могут наступить негативные воздействия на человека, то есть привести к заболеваниям. Одновременно нормы допускают, что человек может жить без вреда для здоровья в районах, где уровень выше безопасного техногенного воздействия радиации в 5 раз, что соответствует допустимому уровню радиоактивного естественного фона в 5мЗв/год.

По механизму своего воздействия, видам излучения радиации и степени ее действия на живой организм, естественные и техногенные источники радиации не отличаются.

Все же, о чем говорят эти нормы? Давайте рассмотрим:

• норма в 5 мЗв/год, указывает, что человек в течении года может максимально получить суммарную дозу радиации, поглощённую его телом в 5 мили Зиверт. В эту дозу не входят все источники техногенного воздействия, такие как медицинские, от загрязнения окружающей среды радиоактивными отходами, утечки радиации на АЭС и т.д.
• для оценки, какая доза радиации допустима в виде фонового излучения в данный момент, посчитаем: общую годовую норму в 5000 мкЗв (5 мЗв) делим на 365 дней в году, делим на 24 часа в сутки, получим 5000/365/24 = 0,57 мкЗв/час
• полученное значение 0,57 мкЗв/час, это предельно допустимое фоновое излучение от природных источников, которое считается приемлемым.
• в среднем радиоактивный фон (он давно уже не естественный) колеблется в пределах 0,11 — 0,16 мкЗв/час. Это нормальный фон радиации.

Можно подвести итог по допустимым уровням радиации, действующим на сегодняшний день:

• По нормативной документации, предельно допустимый уровень радиации (радиационный фон) от природных источников излучения может составлять 0,57 мкЗ/час.
• Если не учитывать не обоснованный повышающий коэффициент, а также не учитывать действие редчайшего газа — радона, то получим, что в соответствии с нормативной документацией, нормальный радиационный фон от природных источников радиации не должен превышать 0,07 мкЗв/час
• предельно допустимой нормативной суммарной дозой, полученной от всех техногенных источников, является 1 мЗв/год.

Можно с уверенность утверждать, что нормальный, безопасный радиационный фон в пределах 0,07 мкЗв/час, действовал на нашей планете до начала промышленного применения человеком радиоактивных материалов, атомной энергетики и атомного оружия (ядерные испытания).

А в результате деятельности человека, мы теперь считаем приемлемым радиационный фон в 8 раз превышающий естественное значение.

Стоит задуматься, что до начала активного освоения человеком атома, человечество не знало, что такое раковые заболевания в таком массовом количестве, как это происходит в современном мире. Если до 1945 года в мире регистрировались раковые заболевания, то их можно было считать единичными случаями по сравнению со статистикой после 1945 года.

Задумайтесь, по данным ВОЗ (всемирной организации здравоохранения), только в 2014 году на нашей планете умерли около 10 000 000 человек от раковых заболеваний, это почти 25% от общего количества умерших, то есть фактически каждый четвертый умерший на нашей планете, это человек умерший от ракового заболевания.

Так же по данным ВОЗ, ожидается, что в ближайшие 20 лет, число новых случаев заболевания раком будет увеличено примерно на 70% по сравнению с сегодняшним днем. То есть рак станет основной причиной смертности. И как бы тщательно, правительство государств с атомной энергетикой и атомным оружием, не маскировали бы общую статистику по причинам смертности от раковых заболеваний. Можно уверенно утверждать, что основной причиной раковых заболеваний, является воздействие на организм человека радиоактивных элементов и излучений.

Для справки:

Для перевода мкР/час в мкЗв/час можно воспользоваться упрощенной формулой перевода:

1 мкР/час = 0,01 мкЗв/час

1 мкЗв/час = 100 мкР/час

0,10 мкЗв/час = 10 мкР/час

Указанные формулы перевода — это допущения, так как мкР/час и мкЗв/час характеризуют разные величины, в первом случае это степень ионизации вещества, во втором это поглощённая доза живой тканью. Данный перевод не корректен, но он позволяет хотя бы приблизительно оценить риск.

Перевод величин радиации

Для перевода величин, введите в поле нужное значение и выберете исходную единицу измерения. После ввода значения, остальные величины в таблице будут вычислены автоматически.

Единицы измерения, применяемые в СМИ

Часто, при публичном объявлении информации о радиационном загрязнении, официальными структурами осознано применяются величины, которые не позволяет объективно оценить степень угрозы. Например, при освещении аварии АЭС Фукусима-1 в Японии, приводятся данные по плотности загрязнения почвы или воды радиоизотопами в Беккерелях на единицу объема, или указывается активность радиоизотопов в Кюри. Данные величины характеризуют лишь сам радиоактивный изотоп, указывая на количество распадов ядер элемента за единицу времени и не дают представления о его потенциальном воздействии на вещество или живые организмы.

Более объективной величиной, которая позволяет оценить степень опасности радиоактивного загрязнения, является указание эквивалентной дозы в Зивертах (Зв), мили Зивертах (мЗв) или микро Зивертах (мкЗв).

Это делается СМИ осознано, потому что, если было бы указано, что радиационный фон в Фукусиме составляет 100 мЗв/час (зарегистрированный факт), это равно 100 000 мкЗв/час, каждый может его сравнить с нормальным радиационным фоном для техногенных источников и понять, что радиационное загрязнение примерно в 1 000 000 раз выше допустимого уровня, который в соответствии с нормативным документом НРБ-99/2009, должен составлять 0,11 мкЗв/час или что соответствует 1000 мкЗв/год или 1 мЗв/год. Это означает, что при нахождении в зоне действия радиации в течении 30 минут, человек получит единовременную дозу радиации, которую он мог получать в течении всей своей жизни. То есть организм подвергся огромному сконцентрированному по времени энергетическому воздействию, что с большой вероятностью может привести к онкологии.

Другие единицы измерения радиации

• Активность радиоактивного источника — ожидаемое число элементарных радиоактивных распадов в единицу времени. Измеряется:

• Беккерель (Бк) — единица в системе СИ.
  1 Бк = 1 распад/с
• Кюри (Ки) — внесистемная единица.
  1 Ки = 3,7*1010Бк

Видео: Единицы измерения и дозы радиации

Термины и определения

Радиация или ионизирующее излучение — это процесс излучения веществом заряженных элементарных частиц, в виде электронов, протонов, нейтронов, атомов гелия или фотонов и мюонов. От того, какой элемент излучается, зависит вид радиации. Излучение радиации происходит при распаде атомов вещества или при их синтезе.

Радиоактивный распад — это самопроизвольное изменение состава или внутреннего строения нестабильных атомных ядер путем испускания микрочастиц атомов или элементов, составляющих эти частицы (фотон).

Постоянная распада — статистическая вероятность распада атома за единицу времени.

Период полураспада — промежуток времени, в течении которого распадается половина данного количества радионуклида.

Эффективная эквивалентная доза — эквивалентная доза, умноженная на коэффициент, учитывающая разную чувствительность различных тканей живого организма к радиации.

Мощность дозы — это изменение дозы за единицу времени.