Природные радионуклиды

В природе обнаружено 340 естественных изотопов, 70 из них радиоактивны – это в основном изотопы тяжёлых элементов. Начиная с полония (₈₄Po), изотопы всех следующих элементов радиоактивны.

Все существующие в природе радионуклиды можно разделить на три группы:

1. Радионуклиды, входящие в природные радиоактивные семейства

Далеко не всегда продукт радиоактивного распада стабилен (устойчив). Новый образовавшийся нуклид тоже может оказаться радиоактивным. В общем случае последовательные радиоактивные превращения могут составить ряд “генетически” связанных радионуклидов (“семейство”). Радиоактивных природных семейств известно три, каждое из них содержит более десятка радионуклидов [7].

“Родоначальники” этих радиоактивных семейств возникли в период формирования Вселенной и имеют возраст, сравнимый с возрастом Земли, - примерно 10⁹ лет: изотопы урана ²³⁸U (период полураспада Т _1/2 = 4,5·10⁹ лет), ²³⁵U (Т _1/2 = 7,13·10⁸ лет), изотоп тория ²³²Th (Т _1/2 = 1,39·10¹⁰ лет). Семейство ²³⁸U приведено на рис.1.

Дочерние” радионуклиды имеют относительно короткие периоды полураспада. Из них наибольшее радиоэкологическое значение имеют изотопы радия ²²⁶Ra (Т _1/2 = 1622 года), ²²⁸Ra (Т _1/2 = 6,7 года), изотоп радона ²²²Rn (Т _1/2 = 3,85 дня), изотоп свинца ²¹⁰Pb (Т _1/2 = 22 года), изотоп полония ²¹⁰Po (Т _1/2 = 138,4 дня). Мы выделяем эти радионуклиды потому, что именно они в основном создают дозу облучения, получаемую человеком за счёт природной радиоактивности.

Рис.1. Радиоактивный ряд урана-238

Главы семейств (материнские радионуклиды) входят в состав многих изверженных (вулканических) пород, поэтому в результате последовательных превращений эти породы будут содержать и все продукты распада урана и тория. Почвы и горные породы будут источником внешнего облучения людей, а также будут способствовать поступлению радионуклидов внутрь организма человека с воздухом, водой и пищей.

Таблица 3

Удельная активность некоторых природных радионуклидов в породах и почвах, мБк/г [4]

Порода или почва	^40К	^238U	^232Th
Породы
Граниты
Базальты
Известняки
Песчаники
Сланцы
Почвы
Серозёмы
Каштановые
Чернозёмы
Серые лесные
Торфянистые

Загрязнение вод естественными радионуклидами происходит в результате природных геохимических процессов. Поступление урана связано с растворением урансодержащих минералов, миграцией его в водах. Продукты распада урана – радий и радон – также попадают в воду. Радий выщелачивается из твёрдофазных минералов и пород. Радон, будучи газом, диффундирует по трещинам и капиллярам, растворяется в природных водах [6]. Особенно часто радионуклиды естественного происхождения встречаются в водах артезианских скважин. В Свердловской области выявлено 350 источников водоснабжения, в воде которых обнаружено повышенное содержание природных радионуклидов.

Вторым путём поступления радона в организм человека является вдыхание загрязнённого воздуха. Постоянное повышенное содержание радона в воздухе является важным фактором, влияющим на здоровье человека. Радон является радиоактивным газом и создаёт существенные дозы облучения. По оценкам специалистов в СНГ ежегодно от “радонового рака” умирает 15 000 человек [7]. Радон может диффундировать через почву из земных глубин и попадать в жилые помещения зданий через подвалы. Особенно велико его содержание на нижних этажах зданий. Высокое содержание радона обнаружено в природном газе, особенно в сжиженном. Средняя активность добываемого природного газа 1 000 Бк/м³ [8]. Опасен радон не только сам по себе, но и в гораздо большей степени своими продуктами распада, изотопами: ²¹⁰Pb и ²¹⁰Po. Попав в организм человека, они будут облучать его более длительное время.

Источником природных радионуклидов могут быть строительные материалы. Практически все сорта гранита в той или иной степени радиоактивны. Гранит – типичная вулканическая порода и может иметь повышенное содержание урана, радия, тория. Если использовать такую гранитную щебёнку при изготовлении бетонных блоков для домостроения, то в помещении зданий всегда будет присутствовать радон.

Наконец, последний путь поступления природных радионуклидов в организм человека – по пищевым путям. Поскольку радионуклиды есть в почвах, будут они и в пищевых продуктах, таких как мясо, молоко, зерно, овощи и фрукты.

2. Природные радионуклиды, не входящие в радиоактивные семейства

Существуют природные радионуклиды, не входящие в семейства; их периоды полураспада очень высоки. Радиоэкологическое значение из них имеют только два: изотоп калия (⁴⁰К) и изотоп рубидия (⁸⁷Rb). В природном калии содержится 0,0119 % изотопа ⁴⁰К, поэтому он входит в состав почв, горных пород, Мирового океана и “живого вещества”, даже тела человека. Так, средняя активность тела человека весом 70 кг (содержего 130 г калия) равна 4·10³ Бк.

Дата добавления: 2014-01-04