РАДИОЦИОННАЯ ЭКОЛОГИЯ

            Радиоактивность в биосфере по своей природе может быть подразделена  на естественную и антропогенную.

            Радиоактивность и сопутствующее ей ионизирующее излучение присутствует во вселенной с момента ее возникновения – «большого взрыва», происшедшего около 20 миллиардов лет назад. Это, так называемое, первичное космическое излучение представляет поток частиц высоких энергий и состоит из протонов (90%) и a-частиц (ядра гелия – 10%).

            Другими источниками первичного космического излучения являются звездные взрывы и образование сверхновых звезд.

            Энергия космического ионизирующего излучения очень велика 1012-1014 МэВ (для сравнения в самом совершенном синхрофазотроне можно ускорять частицы до энергий 105 МэВ). Взаимодействуя с ядром атомов воздуха, талия частицы вызывают вторичное космическое излучение, которое в свою очередь, способно вызвать ряд последующих превращений.

            Источником ионизирующих излучений на Земле являются естественные радионуклиды (разновидности атомов одного и того же элемента с различным числом нейтронов), присутствующие в биосфере с момента возникновения Земли и образующиеся под воздействием космического излучения. К радионуклидам относятся только нестабильные изотопы элементов, способные к превращению в другие элементы. Элементы с порядковым номером более 82 образуют радиоактивные семейства – длинные цепочки радионуклидов (в природе известны три семейства: урана U-238, тория Tr-232 и актиния Ac-235). Конечный продукт распада этих трех семейств – один из стабильных изотопов свинца (Pb).

            Однако и другие химические элементы, от водорода до свинца, имеют нестабильные изотопы (радионуклиды). Из нередкоземельных элементов только калий (К) участвует в формировании рациационного фона, но доля радионуклидов в природном калии очень мала (только 0,01%). В горных земных породах встречается также изотоп рубидия Rb-87 и члены двух семейств, родоначальниками которых являются уран 238 и торий 232. Из космогенных  радионуклидов вклад в радиационный фон вносят нуклиды водорода H-3 и углерода С-14.

            Радиоактивный распад и ядерные реакции в общем случае сопровождаются следующими видами излучений:

            а) излучением, представляющим поток ядер гелия –«a» .        излучение;

            б) излучением, представляющим поток электронов -  «b» -излучение;

            в) нейтронным излучением;

            г) фотонным излучением («g»-излучение, тормозное и рент-геновское).

            Эти излучения обладают различной энергией и различной величиной пролета в воздухе и биологических тканях. Из этого следует, что разные виды излучений обладают различной проникающей способностью и различными ионизирующими свойствами в отношении биологических тканей.

            Количественной характеристикой радионуклидов является активность, характеризуемая числом распадов за 1 сек, причем за единицу активности принят Беккерель (Бк),   равный одному распаду в секунду. Фактически, активность любого образца зависит от числа ядер в нем и меняется по мере распада. Время, за которое распадается половина  ядер изотопа, называется периодом полураспада (Т ½). Количество энергии ионизирующего излучения, поглощенное единицей массы облучаемого тела, называется поглощенной дозой (Д) и измеряется в Греях (Гр). Поглощенная доза в 1Гр равна энергии в 1 Дж, поглощенной массой в 1 кг.

            Биологический эффект от воздействия ионизирующих излучений зависит не только от значения поглощенной дозы, но и от вида излучений. Этот эффект наиболее адекватно характеризуется плотностью ионизации, создаваемой различными видами излучений. Указанные различия учитываются эквивалентной дозой Дэ, которая равна произведению поглощенной дозы Д на коэффициент качества излучения Кк. За эталонное значение принята плотность ионизации, создаваемая вторичными электронами (при воздействии «b»    или     «g»    излучений), так как она является минимальной при одной и той же поглощенной дозе, по сравнению с другими видами ионизирующих излучений (Кк,g   = Кк,b   = 1). Для смешанного излучения эквивалентная доза определяется путем суммирования произведений поглощенных доз каждого вида излучения (Дi ) на соответствующий им коэффициент качества (Кк i ):

                                                             i = n 

Дэ =  å  Дi Кк,i

                                                             i = 1

За единицу эквивалентной дозы в системе СИ принят Зиверт (Зв), равный поглощенной дозе в 1 Гр для  « g» и   «b»-излучения.

            Оценка биологического эффекта от воздействия ионизирующих излучений посредством эквивалентной дозы  справедлива только при небольших интенсивностях облучения (до 0,25 Зв). При облучении большими дозами пока не установлена связь  между уровнем облучения и биологическим эффектом. Эквивалентная доза характеризует эффект суммарного (за все время) облучения. Характеристикой эффективности воздействия ионизирующего излучения на объект является понятие мощности дозы – Nд (эквивалентной дозы NЭД), которые определяются как доза (эквивалентная), получаемая объектом в единицу времени (Гр/с; Зв/с).

            Для оценки последствий воздействия ионизирующих излучений на человека необходимо учитывать различие в чувствительности к излучению различных органов и тканей. Это различие учитывается с помощью коэффициентов радиационного риска –Кр (см.табл.1)

Таблица 1