Космическая и земная радиация.

Космическое излучение делят на галактическое, межгалакти-ческое и солнечное. Их также делят на первичное и вторичное из-лучение.

Галактическое и межгалактическое космическое излуче-ние – это поток протонов (92%) альфа-частиц (7%). Остальное (около 1%) – это в основном, ядра легких элементов: лития, бе-риллия, азота, углерода, кислорода, фтора и др. Средний возраст галактического излучения от 1 млн. до 10 млн. лет, а плотность потока частиц величина постоянная и составляет 1–2 частицы/см2с.

Низкое содержание нейтронов в космических лучах объясня-ется тем, что нейтрон в свободном состоянии неустойчив и распа-дается на протон и электрон. Время его «жизни» составляет око-ло16 минут. Считается, что электроны, позитроны и гамма-лучи поглощены космической пылью, поэтому их очень мало в составе космического излучения.

Галактическое излучение обладает очень высокой энер-

гией – 1012 – 1015 МэВ. Считается, что такая большая энергия объ-ясняется разгоном частиц магнитными полями звезд.

Такое излучение губительно для всего живого. К счастью, протоны задерживаются радиационными поясами Земли, их энер-гия несколько уменьшается.

Существование поясов связано с наличием магнитного поля Земли. Заряженные частицы обычно движутся вдоль магнитных силовых линий по спирали. Имеется два радиационных пояса. Внешний радиационный пояс находится на расстоянии от 1 до 8 радиусов Земли, внутренний на расстоянии 400–10000 км. Наибольший прорыв космического излучения на полюсах, поэто-му Северный и Южный полюса получают больше космической радиации.

Частично потерявшие энергию космические лучи попадают в атмосферу и ею поглощаются, вызывая вторичное излучение, представляющее почти все известные частицы и фотоны.

Первичное излучение преобладает на высотах 45 км и выше, а вторичное излучение достигает максимальной величины на вы-сотах 20–25 км. На широте г. Минска человек получает на Земле 50 мрад/год, но с ростом высоты интенсивность облучения с каж-дым километром увеличивается вдвое.

Космические лучи, проходя через атмосферу, вызывают по-явление космогенных радионуклидов, которых насчитывается около 20. Наиболее значительные из них тритий, углерод-14, бе-рилий-7, сера-32, натрий-22, 24. Эти радионуклиды, распадаясь, испускают бета-частицы. Наиболее опасными из них являются тритий (период полураспада 12, 3 года) и углерод-14 (период по-лураспада – 5730 лет). Оба радионуклида непрерывно возникают и непрерывно распадаются. Существует определенное равновесие в природе и всегда имеется некоторый его запас. Смешиваясь с уг-леродом и водородом, тритий и углерод-14 попадают в воду, в че-ловека, в животных, в растения и представляют определенную угрозу для жизни и здоровья человека.

Углерод-14 поступает в организм человека через желудочно-кишечный тракт и через легкие. В организме распределяется рав-номерно. Период биологического полувыведения из организма - около 200 суток. Он вызывает трансмутационный эффект: встраи-ваясь в азотистые основания нуклеиновых кислот, углерод при распаде превращается в стабильный азот-14, что вызывает измене-ние структуры азотистых оснований ДНК, в результате чего меня-ется смысл генетического кода. Эти изменения не поддаются репа-рации, и их доля от всех мутаций составляет около 10%.

Наша справка. С помощью углерода-14 можно определить по останкам людей или животных время их смерти. Пока человек или животное живые, то идет постоянный процесс обновления углерода. После смерти этот процесс прекращается и начинает-ся процесс распада углерода-14. Зная начальное количество и пе-риод полураспада можно определить время, прошедшее после смерти животного или человека.

Вклад в космическое излучение вносят и вспышки на Солнце. В этом случае происходит выброс в космическое пространство протонов с энергией до 40 МэВ, иногда энергия достигает и 100 МэВ. Однако, по сравнению с галактическим излучением эта энер-гия незначительна.

Человек, живущий на уровне моря, получает в среднем от космического облучения 0, 315 мЗв/год, в том числе за счет внеш-него облучения – 0, 3 мЗв/год и за счет внутреннего облучения 0, 015 мЗв/год.

ЗЕМНАЯ РАДИАЦИЯ

По мнению большинства ученых Солнечная система и плане-та Земля образовались в результате космического взрыва.

В начале практически все химические элементы Земли были ра-диоактивными, так как в ядрах атомов был избыток протонов или нейтронов. Почему так произошло науке точно неизвестно.

С тех пор на планете Земля идет процесс распада радионуклидов.

Поэтому, в любой почве, в воздухе, в воде, в живых организ-мах всегда имеются в незначительных количествах радионуклиды, но больше всего их в гранитах, в глиноземах, в песчаниках, в из-вестняках. Возраст Земли 5, 3 млрд. лет, поэтому на Земле сохра-нились только радионуклиды с большим периодом полураспада, остальные распались.

Радионуклиды земного происхождения подразделяются на радионуклиды средней части Периодической таблицы Д.И.Менделеева и на радиоактивные семейства тяжелых элемен-тов.

Родоначальником семейства урана является уран-238 с пе-риодом полураспада 4, 5 млрд. лет.

Родоначальником семейства тория является торий-232 с периодом полураспада 10 млрд. лет.

Родоначальником семейства актиния является уран-235 с периодом полураспада 700 лет.

Конечный продукт распада всех семейств – свинец.

Во всех трех семействах один из продуктов распада – газ. В семействе урана это радон, в семействе тория – торон, в семействе актиния – актион. Последние два изотопы радона. Именно газ по-падает в воздух, почву, растворяется в воде и попадает, наконец, в организм человека.

В Республике Беларусь таким газом является радон. Человек половину земной радиации получает именно от радона. Радон по-всеместно выделяется из земли, воды, стройматериалов.

Анализ показывает, что в типичный дом поступает радона: из почвы – 70%, из внешнего воздуха – 13%, из стройматериа-

лов – 7%, из воды – 5–10%, из природного газа – 4%, от других источников – 2%.

Это бесцветный инертный газ, не имеющий вкуса и запаха, тяжелее воздуха примерно в 7, 5 раз. Являясь альфа-излучателем, радон является причиной заболеваний раком легких, желудка и других органов. Особенно опасен радон для легких, надпочечни-ков, гонад и костного мозга.

Следует помнить, что концентрация радона в закрытых по-мещениях летом выше не менее чем в 8 раз, а в зимнее время выше в 5000 раз по сравнению с минимальным фоном. Обычно концен-трация радона на кухне примерно в 40 раз выше, чем в жилой ком нате. Высокое содержание радона в ванне, в спальных помещени-ях. Исследования в квартирах жителей г.Минска и некоторых дру-гих городов показали, что в ванной комнате объемная активность составила 8, 5–9 кБк/м3, на кухне – 3–3, 5 кБк/м3, в жилых помеще-ниях 0, 2 кБк/м3.

С геологической точки зрения около 40% территории Рес-публики Беларусь являются потенциально радоноопасными. Ис-следования содержания радона в квартирах в летнее время показа-ли, что оно по Минску и в большинстве городов составляет

30–35 Бк/м3, но в Дзержинском районе Минской области оно до-стигало 400 Бк/м3. Имеются требования НРБ-2000 по содержанию радиоактивности в строительных материалах.

Для ослабления воздействия радона на организм человека необходимо проветривать помещения не менее 5 часов в сутки, во время кипения воды в чайнике или другой закрытой посуде необ-ходимо открывать на несколько секунд крышку, чтобы радон ис-парился из воды. Сушка белья должна быть вне помещений, а по-сле стирки ванна должна быть хорошо проветрена. Следует пом-нить, что и при сжигании газа на кухне также необходимо провет-ривать помещение, так как из природного газа также выделяется радон. Так как, радон является альфа-излучателем и выделяется, в том числе и из стен, то их рекомендуется или красить или оклеи-вать обоями.

Справка. Ученые обнаружили и следующие противоречия: в зонах с высокими уровнями радиации заболеваемость раком ино-гда наблюдается даже меньше, чем в зонах с минимальным ради-ационным фоном. Одновременно в зонах с повышенным радиаци-онным фоном рождаемость в 2 раза меньше.

Как уже отмечалось, в средней части таблицы Менделеева находятся 12 радионуклидов с большим периодом полураспада, это: калий-40, кальций-28, церий-132, индий-115, лантан-138, ру-бидий-87 и другие. Однако, только калий-40 и рубидий-87 оказы-вают существенное влияние на здоровье человека, так как являют-ся элементами биологической ткани.

В Республике Беларусь радионуклиды находятся, в основ-ном, в верхнем 30-сантиметровом слое почвы. На некоторых участках, например активность калия-40 достигает 1–2 Кu/км2.

По подсчетам НКДАР ООН средняя эффективная доза внеш-него облучения, которую человек получает за год от земных ис-точников естественной радиации, составляет 0, 35 мЗв.

Таким образом, от естественного радиационного фона че-ловек получает дозу: от радона – около 55%, от калия-40 – около 13%, от космических лучей – 15–16%, от других естественных ис-точников около 15%.