Мацнєв А.І., Проценко С.Б., Саблій Л.А. Моніторинг та інженерні методи охорони двкілля

Подождите немного. Документ загружается.

101

ми, відвалами “порожньої” породи біля кар’єрів (наприклад, на площі, де роз-

ташовані звалища навколо Києва, можна було б побудувати місто з населен-

ням в 300 тис. осіб), а й небезпечні кількості різних токсикантів, що роками

розносяться дощовими водами та вітром у вигляді пилюки і димів.

Значним забруднювачем довкілля є транспортна галузь, зокрема її рухо-

мі засоби (автотранспорт, тепловози, літаки, морські та річкові судна), а та-

кож стаціонарні об’єкти матеріально-технічного забезпечення (склади паль-

но-мастильних матеріалів, заправні станції, станції технічного обслуговуван-

ня, майстерні тощо). Рухомі засоби транспорту постачають в атмосферне по-

вітря до 35 % загальної кількості його забруднювачів, з них - до 50 % оксидів

вуглецю, до 30 % вуглеводнів та до 20 % азоту. Транспортна галузь (авто-

транспорт, трамваї, відкриті ділянки метрополітену, залізничні колії, вокзали,

сортувальні і вантажні станції, депо, різноманітні засоби гучномовного зв’яз-

ку, авіаційний транспорт) є головним джерелом акустичного та вібраційного

забруднення населених територій.

Значної шкоди довкіллю завдають відпрацьовані гази автомобілів, паль-

но-мастильні матеріали, зливні води після миття транспортних засобів та їх

агрегатів, пари різних шкідливих речовин, кислот, матеріалів, які використо-

вуються для ремонту автомобілів. При згоранні 1 кг етильованого бензину в

атмосферу викидається близько 0.5-1 г свинцю - ця кількість здатна отруїти

на рівні гранично допустимої концентрації (ГДК) від 0.5 до 1 млн.м

повітря.

Пересічно кожен автомобіль (а всього у світі в 1991 р. їх налічувалося більше

0.5 млрд.) за рік збіднює атмосферу на 4350 кг кисню і викидає у повітря 3250

кг вуглекислого газу, 530 кг оксиду вуглецю, 93 кг вуглеводнів, 27 кг оксидів

азоту та близько 1 кг свинцю. У 24 великих містах України, зокрема в Києві,

Харкові, Севастополі та Одесі, шкідливі викиди у повітря від автотранспорту

перевищують 50 % їх загальної кількості.

Залізничний транспорт забруднює довкілля відпрацьованими газами

тепловозів, нафтопродуктами, фенолом, аерозолями, сміттям, втратами від

вантажів, що перевозяться. Тільки в України залізниця щороку споживає

близько 170 млн.м

води, при цьому її безповоротні втрати становлять до 40

%. Щороку в каналізаційні мережі і природні водойми залізниця скидає понад

20 тис.т забруднюючих речовин, з яких майже 50 % - без очищення [65, 73].

Морський та річковий транспорт забруднює поверхневі води відхода-

ми харчування, сміттям, нафтою та нафтопродуктами, що значно погіршує

екологічний стан морів і річок, особливо у припортових зонах.

Авіаційний транспорт та космічні літальні апарати, у вихлопних газах

яких містяться оксиди азоту, мають глобальний вплив на озоновий шар атмо-

сфери (особливо надзвукові літаки) з усіма негативними наслідками цієї дії.

Так, при виведенні на орбіту станції “Скайлеб” за допомогою носія “Сатурн-

5” у земній іоносфері утворилося “вікно” діаметром 1800 км, яке затягнулося

тільки через 1.5 року. Підраховано, що запуск протягом короткого проміжку

102

часу 125 носіїв подібного типу, що працюють на твердому паливі і викидають

особливо багато оксидів азоту, призведе до ліквідації озонового шару Землі

[105]. Крім того, авіаційний транспорт спричинює проблеми локального ха-

рактеру: авіаційний шум, викиди в атмосферне повітря, а також негаразди у

районах розташування аеропортів, пов’язані з акустичним дискомфортом та

джерелами неіонізуючого випромінювання.

Величезної шкоди всій живій природі завдає хімізація сільського госпо-

дарства. За останні десятиріччя дуже зросли обсяги використання мінераль-

них добрив та пестицидів, тоді як врожайність неухильно знижується, а ґрун-

ти виснажуються до стану повної деградації, на багато десятиріч втрачаючи

родючість. Крім того, пестицидами у світі щорічно отруюються понад 2 млн.

осіб (і цей показник невпинно зростає), а в результаті спровокованої люди-

ною еволюції сотні видів комах і так званих “шкідливих” рослин, грибів, гри-

зунів пристосовуються до отрутохімікатів, стають стійкими до них. Яскравий

приклад - колорадський жук, який щорічно в усьому світі завдає збитків на

багато сотень мільйонів доларів і виживає, чим би його не труїли. Збільшуєть-

ся кількість людей, які страждають від алергій, спричинених пестицидами.

Багато пестицидів є канцерогенними, викликають лейкоз і мутагенні зміни в

організмі.

Значної шкоди довкіллю завдає військова діяльність навіть у мирний

час, не говорячи вже про війни, які завжди були екологічним лихом, а після

оволодіння людством ракетно-ядерною зброєю виникнення сучасної світової

війни загрожує повним знищенням усього живого на нашій планеті. Забруд-

нення навколишнього середовища відбувається в результаті роботи військо-

вої промисловості, транспортування військових матеріалів і обладнання, ви-

пробування зразків зброї, функціонування військових об’єктів та всього ком-

плексу військових засобів у випадку проведення військових дій. Розрізняють

первинне та вторинне військове забруднення довкілля, при цьому останнє ви-

никає внаслідок ланцюгових реакцій - лісових пожеж, задимлювання повітря,

хімічних реакцій, які призводять до виникнення нових речовин, інколи дуже

токсичних, радіоактивного активування матеріалів, розмноження паразитів,

виникнення захворювань тощо.

Інтенсивний розвиток електроніки та радіотехніки викликав забруднен-

ня природного середовища електромагнітними (неіонізуючими) випроміню-

ваннями (полями). Головними їх джерелами є радіо, телевізійні і радіолока-

ційні станції, високовольтні лінії електропередач, електротранспорт, побутова

техніка (радіотелефони, телевізори, комп’ютери). Кожний обласний центр,

багато районних, а також великі міста мають телевізійні центри або ретранс-

лятори, радіоцентри, засоби радіозв’язку різного призначення, високовольтні

лінії електропередачі (ЛЕП), лінії електротранспорту, електростанції і під-

станції, трасформаторні станції. Поблизу багатьох населених пунктів розта-

шовані потужні військові радіолокаційні станції (РЛС). Рівень електромагніт-

103

них випромінювань у таких районах часто значно перевищує допустимі гігіє-

нічні норми і дуже шкодить здоров’ю людей, що мешкають поруч.

Під впливом гірничих розробок - розвитку кар’єрів, шахт і свердловин -

істотно змінюються природні ландшафти й екологічні ситуації. Під час під-

земних розробок виникають пустоти, тріщини в масивах гірських порід, про-

сідання, обвали породи, дренаж водоносних горизонтів і їх осушення, відбу-

вається виділення метану, сірководню тощо. Поверхневі, відкриті розробки

корисних копалин супроводжуються великими штучними зниженнями рельє-

фу (кар’єри, по краях яких розвиваються зсуви, обвали, селі, осипи). Навколо

родовищ корисних копалин завжди утворюються відвали пустої породи, тери-

кони, шламосховища. Оскільки руда в кар’єрах видобувається за допомогою

вибухів, то від газів, що виділяються, сильно забруднюється атмосфера, дале-

ко навкруги порушується міцність ґрунтів, збільшується тріщинуватість порід

і зникають підземні води. Пилюка й газо-димові тверді частинки, які осідають

на десятки кілометрів навколо гірничозбагачувальних комбінатів, забрудню-

ють ґрунти, врожайність яких через це знижується на 15-20 %.

Більш детально питання забруднення та антропогенних впливів на навко-

лишнє природне середовище в розрізі окремих його компонентів розглянуті у

відповідних розділах посібника.

... материя сия столь обширна, что об ней надеюсь говорить особо.

М.Є.Салтиков-Щедрін

3.5.3. Радіоактивне забруднення навколишнього середовища

Однією з найактуальніших проблем охорони природи є вплив радіації на

людину та навколишнє природне середовище.

Відомо, що кількість протонів у ядрі атома одного елемента завжди одна-

кова, а кількість нейтронів може відрізнятися, тобто існують ізотопні різно-

види елемента (наприклад, ізотопи водню: протій

Н, дейтерій

Н, тритій

Н).

Вид атомів одного елемента з певною кількістю протонів і нейтронів у ядрі

називають нуклідом (від лат. nucleus - ядро), а нуклід, що характеризується

радіоактивністю, - радіонуклідом. Під радіоактивністю розуміють само-

вільне перетворення нестійкого нукліду в інший нуклід, що супроводжується

утворенням іонізуючого випромінювання.

Так, з ядра урану

238

U, що складається з 92 протонів та 146 нейтронів, час

від часу вириваються 2 протони та 2 нейтрони (α-частинка), при цьому уран

238

U перетворюється на торій

234

Тh (90 протонів і 144 нейтрони), який також є

нестабільним і перетворюється на протактиній

234

Ра, і т.д. до утворення ста-

більного нукліду свинцю

207

Pb. Процес самовільного розпаду нестабільного

нукліда називають радіоактивним розпадом. Всі радіонукліди нестабільні

різною мірою: протактиній

234

Ра розпадається майже миттєво, уран

238

U - за

4.5 млрд. років, полоній

214

Po - за 0.000164 секунди тощо. Час, протягом яко-

104

го кількість ядер радіонукліду в результаті розпаду зменшується в два рази,

називають періодом напіврозпаду.

Іонізуюче випромінювання, що утворюється під час радіоактивного

розпаду, - це потік заряджених або нейтральних частинок та квантів електро-

магнітного випромінювання, проходження яких через речовину призводить

до іонізації (відриву електронів від атому) та збудження (переходу електронів

на збуджений рівень) атомів чи молекул середовища. Всі іонізуючі випромі-

нювання поділяють на фотонні (гамма-, гальмівне, характеристичне, рент-

генівське випромінювання) і корпускулярні (альфа-, електронне, протонне,

нейтронне, мезонне випромінювання). Корпускулярне випромінювання, яке

складається з потоку заряджених частинок (альфа- і бета-частинок, протонів,

електронів), кінетична енергія яких достатня для іонізації атомів при зіткнен-

ні, відноситься до класу безпосередньо іонізуючого випромінювання. Нейтро-

ни та інші елементарні частинки безпосередньо не викликають іонізації, але в

процесі взаємодії із середовищем вивільнюють заряджені частинки (електро-

ни, протони тощо), здатні іонізувати атоми і молекули середовища, через яке

вони проходять. Відповідно корпускулярне випромінювання, яке складається

з потоку незаряджених частинок, називають

опосередковано іонізуючим

ви-

промінюванням. Фотонне випромінювання також є опосередковано іонізую-

чим.

Розрізняють такі основні типи радіоактивності: α-розпад, β-розпад і спон-

танне ділення.

Альфа-частинка

складається з двох протонів і двох нейтронів,

міцно зв’язаних між собою. В групу

бета-частинок

об’єднують електрони і

позитрони, які випромінюються атомними ядрами при β-розпаді. Гамма-ви-

промінювання являє собою короткохвильове електромагнітне випромінюван-

ня. Короткохвильове електромагнітне випромінювання з довжиною хвиль

приблизно від 0.0001 ангстремів (1 ангстрем = 10

-10

метра) називають рентге-

нівським, воно виникає від різкого гальмування руху електронів у речовині.

Джерелом іонізуючого випромінювання називають об’єкт, який міс-

тить радіоактивний матеріал, або технічний пристрій, що утворює чи здатний

(при певних умовах) утворювати іонізуюче випромінювання.

... Така ієрархія на перший погляд може видатися надто складною, проте

вона являє собою логічно послідовну систему і дозволяє розраховувати

узгоджені або зіставимі одна з одною дози іонізуючого випромінювання.

І.Рябцев

3.5.3.1. Одиниці вимірювання радіоактивності та доз іонізуючого

випромінювання

Кількість радіоактивної речовини вимірюється не тільки одиницями маси,

але й активністю, яка дорівнює кількості ядерних перетворень (розпадів) в

одиницю часу. Чим більше ядерних перетворень зазнають атоми певної речо-

вини за секунду, тим більша її активність. Оскільки швидкість розпаду радіо-

105

нуклідів різна, однакова вагова кількість радіоактивних ізотопів має різну ак-

тивність.

Одиницею вимірювання активності в системі СI

є беккерель

(Бк), який

дорівнює 1 розпаду за секунду. В колишньому СРСР застосовували позасис-

темну одиницю активності - кюрі

(Кі), яка відповідає активності 1 г радію.

Один беккерель дорівнює 27·10

-12

Кі, а 1 Кі = 3.7·10

Бк.

Концентрація радіоактивної речовини зазвичай характеризується величи-

ною питомої активності, тобто активністю, що припадає на одиницю маси

(Кі/т, мКі/г, кБк/кг тощо). Об’ємна концентрація в рідких чи газоподібних ре-

човинах виражається в Кі/м

, Бк/л тощо. Для характеристики радіоактивного

забруднення території використовують основні одиниці активності, віднесені

до одиниці площі: Кі/км

, Бк/м

Біологічна дія іонізуючого випромінювання на живий організм зумовлена

іонізацією та збудженням атомів і молекул біологічного середовища. В ре-

зультаті взаємодії випромінювання з біологічним середовищем живому орга-

нізму передається певна кількість енергії. Пошкодження, викликані в живому

організмі випромінюванням, будуть тим більшими, чим більше енергії воно

передає тканинам. Для характеристики цього показника використовують по-

няття поглинутої дози, тобто кількості енергії, поглинутої одиницею маси

(об’єму) опроміненої речовини.

Оскільки поглинута енергія витрачається на іонізацію атомів і молекул,

що складають речовину, то для її вимірювання необхідно підрахувати кіль-

кість пар іонів, що утворилися при опроміненні. Однак виміряти іонізацію

безпосередньо в глибині тканин живого організму досить важко. Тому для

кількісної характеристики рентгенівського і γ-випромінювання, що діє на

об’єкт, визначають так звану експозиційну дозу, яка характеризує іонізуючу

здатність рентгенівського і γ-випромінювання у повітрі. Знаючи величину

експозиційної дози, можна за допомогою відповідних коефіцієнтів обчислити

значення поглинутої дози.

За одиницю експозиційної дози в системі СІ прийнятий кулон на кілограм

(Кл/кг), тобто така експозиційна доза ренгенівського і γ-випромінювання, при

якій спряжена корпускулярна емісія у кілограмі сухого повітря продукує іони,

що несуть заряд в один кулон електрики кожного знаку. На практиці дуже

часто застосовують прийняту у 1928 р. позасистемну одиницю - рентген

, яка

дорівнює 2.58·10

-4

Кл/кг.

Система СІ

(

Systéme International

) - Міжнародна система одиниць, прийнята в листопаді

1960 р. в Парижі Генеральною конференцією по мірах та вагах.

Одиниця названа на честь А.Беккереля, французького фізика, що у 1986 р. відкрив радіоактив-

ність солей урану.

На честь подружжя фізиків П.Кюрі та М.Складовської-Кюрі.

На честь німецького фізика Вільгельма Рентгена, який у 1895 р. відкрив рентгенівські промені.

106

Слід зазначити, що різні види випромінювань супроводжуються вивіль-

ненням різної кількості енергії і характеризуються різною проникаючою

спроможністю, тому вони неоднаково впливають на тканини живих організ-

мів: α-випромінювання (потік важких частинок) затримується аркушем папе-

ру і не здатне проникати навіть через зовнішній шар шкіри, але може потрап-

ляти в організм з їжею та повітрям, що вдихається; β-випромінювання прони-

кає в тканини на глибину 1-2 см; рентгенівське та γ-випромінювання може за-

тримуватися лише товстою свинцевою чи бетонною плитою.

На початку 1950-х років стало очевидним, що одиниця “рентген” не може

забезпечити вирішення усіх метрологічних і практичних завдань радіології, і

необхідна універсальна (для всіх видів іонізуючого випромінювання) одиниця

для визначення фізичного ефекту опромінювання у будь-якому середовищі,

зокрема у біологічних тканинах. Такою одиницею став рад - позасистемна

міжнародна одиниця поглинутої дози. Один рад (від англ. rad - radiation ab-

sorbed dose) - поглинута доза будь-якого виду іонізуючого випромінювання,

при якій 1 г маси речовини поглинає енергію випромінювання, що дорівнює

100 ерг (1 рад = 100 ерг/г = 10

-2

Дж/кг). У системі СІ за одиницю поглинутої

дози прийнятий джоуль на кілограм, і ця одиниця називається грей (Гр)

При опроміненні живих організмів біологічні ефекти залежать не тільки

від дози, але й від якості випромінювання, яка визначається лінійною щільніс-

тю іонізації (лінійною передачею енергії). Чим вища щільність іонізації, тим

буде більшим ступінь біологічного пошкодження. Для врахування цього яви-

ща був введений

коефіцієнт якості

: для рентгенівського, бета- та гамма-ви-

промінювання

= 1, для альфа-випромінювання

= 20 і для нейтронного ви-

промінювання k = 10. Доза, що враховує біологічну ефективність іонізуючого

випромінювання, називається еквівалентною поглинутою дозою і дорівнює

поглинутій дозі, помноженій на відповідний коефіцієнт якості.

Позасистемною одиницею еквівалентної дози є бер - біологічний еквіва-

лент рентгена, 1 бер = 10

-2

Дж/кг. В системі СІ одиниця еквівалентної дози -

зіверт (Зв), 1 Зв = 100 бер. Таким чином, при

= 1 еквівалентна доза 1 Зв реа-

лізується при поглинутій дозі 1 Гр, якщо ж

≠ 1, то еквівалентна доза 1 Зв

утворюється при поглинутій дозі, що дорівнює 1/k Гр.

Як правило, еквівалентну дозу використовують тільки для цілей радіацій-

ної безпеки до значень, що не перевищують 0.25 Зв, при короткочасній дії ви-

промінювання на біологічний об’єкт.

Слід також враховувати, що одні частини тіла (органи, тканини) є більш

чутливими до випромінювання, ніж інші. Наприклад, при однаковій еквіва-

лентній дозі опромінення виникнення раку легень є більш ймовірним, ніж ра-

ку щитовидної залози, а опромінення статевих залоз особливо небезпечне че-

рез ризик генетичних пошкоджень. Тому дози опромінення органів і тканин

На честь англійського вченого Л.Грея.

107

слід розраховувати з різними коефіцієнтами. Коефіцієнти радіаційного ризи-

ку для різних тканин (органів) людини внаслідок рівномірного опромінення

всього тіла, які встановлені Міжнародною комісією з радіаційного захисту

для обчислення ефективної еквівалентної дози, мають такі значення: черво-

ний кістковий мозок - 0.12; кісткова тканина - 0.03; молочні залози - 0.15; ле-

гені - 0.12; яєчники або сім’яники - 0.25; щитовидна залоза - 0.03; інші орга-

ни - 0.30; організм у цілому - 1.00.

Якщо помножити еквівалентні дози на відповідні коефіцієнти та підсуму-

вати для всіх органів і тканин, можна отримати ефективну еквівалентну до-

зу, що відображає сумарний ефект опромінення для організму в зівертах. Це

індивідуально отримана доза.

Поряд з індивідуальними дозами, важливою характеристикою є колектив-

на (популяційна) доза, що є сумою індивідуальних доз, зумовлених певним

конкретним джерелом іонізуючого випромінювання, і показує загальний

вплив джерела на здоров’я населення. Застосування колективних доз дозволяє

проводити порівняння впливу різних джерел іонізуючого випромінювання чи

технологій, які його продукують. Колективну ефективну еквівалентну дозу

визначають шляхом підсумовування індивідуальних ефективних еквівалент-

них доз, отриманих групою людей, і виражають у людино-зівертах (люд.-Зв).

Колективну ефективну еквівалентну дозу, яку отримають багато поколінь лю-

дей від певного радіоактивного джерела за весь період його дії, називають

очікуваною (повною) колективною ефективною еквівалентною дозою.

Табл.3.4. Одиниці вимірювання радіоактивності і доз іонізуючого

випромінювання [113]

Фізичні величини Одиниці вимірювання Співвідношення

та їх символи у системі СІ позасистемні між одиницями

Активність Бк Кі (кюрі) 1 Кі = 3.7·10

розп./с = 3.7·10

Бк

радіонукліду (беккерель) 1 Бк = 1 розп./с = 2.703·10

-11

Кі

Поглинута доза Гр (грей) рад (рад) 1 рад = 100 ерг/г = 10

-2

Дж/кг = 10

-2

Гр

1 Гр = 1 Дж/кг = 10

ерг/г = 100 рад

Потужність

поглинутої дози

Гр/с (грей за

секунду)

рад/с (рад за

секунду)

1 рад/с = 10

-2

Дж/(кг·с) = 10

-2

Гр/с

Еквівалентна доза Зв (зіверт) бер (бер) 1 бер = 1/k рад = 10

-2

/k Дж/кг = 10

-2

/k Гр

1 бер = 10

-2

Зв

1 Зв = 1/k Гр = 1/k Дж/кг = 100/k рад = 100 бер

Експозиційна доза Кл/кг (кулон Р (рентген) 1 Р = 2.58·10

-4

Кл/кг

на кілограм) 1 Кл/кг = 3.88·10

Потужність експо-

зиційної дози

Кл/(кг·с)

(кулон на

кілограм за

секунду);

А/кг (ампер

на кілограм)

Р/с (рентген за

секунду)

1 Р/с = 2.58·10

-4

Кл/(кг·с) = 2.58·10

-4

А/кг

1 Кл/(кг·с) = 3.88·10

Р/с

У біологічному відношенні важливо знати не просто дозу іонізуючого ви-

промінювання, яку ожержав об’єкт опромінення, а дозу, отриману за одини-

цю часу. Чим вища потужність дози, тим швидше зростає доза опромінен-

ня. Для експозиційної дози в СІ одиниця потужності дози - ампер на кілограм

108

(А/кг), позасистемна одиниця - рентген за годину (Р/год), або її похідні - на-

приклад, мікрорентген за годину (мкР/год); для

поглинутої дози

відповідно -

грей за секунду (Гр/с) та рад за секунду (рад/с), а для

еквівалентної дози

- зі-

верт за секунду (Зв/с) та бер за секунду (бер/с).

Співвідношення між одиницями СІ та позасистемними одиницями вимі-

рювання радіоактивності і доз іонізуючого випромінювання наведені в табл.

3.4.

3.5.3.2. Природні джерела радіації

Дія природного радіаційного фону та техногенних джерел іонізуючого

випромінювання на людину може відбуватися різними шляхами. Прийнято

розрізняти зовнішнє та внутрішнє опромінювання. Зовнішнє опромінювання

зумовлене джерелами, розташованими зовні людини, а внутрішнє опроміню-

вання людини або її органів - радіонуклідами, що знаходяться всередині орга-

нізму. В організм людини радіонукліди можуть потрапити в результаті вди-

хання забрудненого повітря, споживання продуктів харчування та води, що

містять радіонукліди, надходження радіонуклідів через поверхню шкіри.

Основний внесок у середньорічні дози, які отримує людина, зумовлений

такими природними джерелами: космічне випромінювання, радіоактивні ре-

човини в ґрунті та будівельних матеріалах, надходження перорально природ-

них радіонуклідів, що містяться у повітрі, продуктах харчування та воді. При

цьому вдихання є найбільш вагомим шляхом надходження радіонуклідів, які

формують основну частку ефективної дози, за ним йде зовнішнє опроміню-

вання та споживання продуктів харчування, що містять радіонукліди.

Середня сумарна індивідуальна ефективна доза зовнішнього та внутріш-

нього опромінення населення України від усіх джерел радіоактивності при-

родного походження становить 4.86 мЗв/рік [65]. Для більшості населення

України діапазон індивідуальних доз опромінення від природних джерел до-

статньо вузький, проте деякі особи можуть зазнавати опромінення у дозах, що

значно перевищують середню величину. Прикладом таких контингентів є гру-

пи, що проживають у регіонах, де ґрунти чи гірські породи містять значну

кількість природних радіонуклідів, особи, що мешкають у будинках з висо-

кою концентрацією радону, а також групи населення, які споживають харчові

продукти з високим вмістом радіоактивних речовин.

Майже половина зовнішнього опромінювання, що отримує населення

від природних джерел, припадає на космічні промені, які або досягають по-

верхні землі, або, взаємодіючи з атмосферою, породжують вторинне випромі-

нювання і призводять до утворення різноманітних радіонуклідів (тритій

Н,

вуглець

С, берилій

Be, натрій

Na тощо). Ступінь дії космічних променів

збільшується на полюсах та з висотою (при підйомі на висоту 4 км над рівнем

моря рівень опромінювання за рахунок космічних променів збільшується в 25

разів). Тільки за рахунок використання повітряного транспорту людство отри-

109

мує за рік колективну ефективну еквівалентну дозу близько 2 тис.люд.-Зв. У

будинках доза, яка створюється космічними променями, нижча за рахунок їх

екранування міжповерховими перекриттями. Для України, з урахуванням ти-

пу житлової забудови та поверховості будинків, середній коефіцієнт послаб-

лення дії космічних променів можна прийняти рівним 0.9. Якщо вважати, що

у країнах з помірним кліматом 80 % часу людина проводить всередені примі-

щень, а 20 % - на відкритій місцевості, то розрахункова середня річна індиві-

дуальна ефективна доза опромінення населення України від космічних проме-

нів буде становити близько 0.32 мЗв/рік (для порівняння, середня у світі - 0.38

мЗв/рік).

Радіонукліди космічного походження на поверхні землі не роблять сут-

тєвого внеску у дозу зовнішнього опромінення від природних радіонуклідів. З

нуклідів земного походження основний внесок у зовнішнє опромінювання

роблять калій

К та радіонукліди сімейства урану

238

U і торію

232

Th - довго-

жителів, ровесників Землі. Вміст нуклідів земного походження у ґрунтах ви-

значається як активністю ґрунтоутворюючих гірських порід, так і характером

самого процесу ґрунтоутворення.

Основне населення планети проживає в місцях, де потужність дози іонізу-

ючого випромінювання становить 0.3-0.6 мЗв/рік, проте в деяких районах від-

мічаються аномалії: Бразилія, на північ від Сан-Паулу - 250 мЗв/рік; півден-

ний схід Індії - у 50 разів більше середньої дози; Іран (м. Рамсер) - 400

мЗв/рік тощо. У цегляних, кам’яних і бетонних будівлях потужність дози у 2-

3 рази більша, ніж у дерев’яних будинках та у будівлях із синтетичних матері-

алів. В Україні середня річна індивідуальна доза зовнішнього опромінення

зовні будівель становить 0.15 мЗв/рік, а в приміщенні - 0.26 мЗв/рік [65].

Приблизно 2/3 ефективної дози опромінення, яку людина отримує від

природної радіації, надходить від радіоактивних речовин, що потрапляють

всередину організму з повітрям, водою та їжею (внутрішнє опромінюван-

ня), з них менша частина припадає на радіонукліди

космічного

(вуглець

С і

тритій

Н), а більша -

земного

походження (переважно ряду урану

238

U і торію

232

Th).

Головними джерелами фонового опромінювання людини є радон

222

Rn,

торон

220

Rn та продукти їх розпаду, що вдихаються з повітрям, особливо у

приміщеннях, які недостатньо провітрюються. Відносна значимість їх внеску

зумовлена високим коефіцієнтом якості, який для α-частинок дорівнює 20.

Щоб обчислити еквівалентну дозу для легенів, необхідно помножити погли-

нуту дозу на фактор вагомості 0.12. Таким чином, загальний коефіцієнт пере-

ходу від поглинутої до ефективної дози при опроміненні легенів α-частинка-

ми становить 2.4 Зв/Гр, що значно вище коефіцієнтів переходу для інших

природних джерел.

Радон

222

Rn являє собою невидимий газ, у 7.5 разів важчий за повітря,

який не має ні смаку, ні кольору і є дочірнім продуктом радіоактивного роз-

110

паду торію

232

Th, а той, у свою чергу, - продуктом розпаду урану

238

U. Радон

вивільнюється із земної кори повсюдно, і найбільш високі його концентрації

спостерігаються в зонах розломів, поблизу осередків розвитку радіоактивних

руд. Вміст радону у континентальному та океанічному повітрі становить в се-

редньому відповідно 3 та 0.1 Бк/м

. Підвищена радіоактивність характерна і

для деяких термомінеральних (радонових) вод.

Порівняно з радоном, концентрація продуктів розпаду торону

220

Rn в ат-

мосферному повітрі в середньому в 10 разів нижча, але прихована енергія α-

випромінювання на одиницю їх активності приблизно в 3 рази вища. Внаслі-

док малого періоду напіврозпаду торон може надходити у повітря тільки з

тонкого поверхневого шару матеріалу, тоді як радон встигає продифундувати

із значної глибини речовини.

Усередині приміщень радон, торон та продукти їх розпаду накопичують-

ся в основному за рахунок виділення з ґрунту під будівлею та еманіювання з

будівельних матеріалів (особливо з підвищеним вмістом радіонуклідів: гра-

ніт, пемза, доменний шлак, продукти переробки фосфорних руд - фосфогіпс,

кальційсилікатний шлак тощо). У зонах з помірним кліматом концентрація

радону в замкнених приміщеннях в середньому у 8 разів вища, ніж у зовніш-

ньому повітрі.

В житлові приміщення радон може надходити також із

водою

та

природ-

ним газом

. У воді з глибоких колодязів та артезіанських свердловин його кон-

центрація є досить значною. Найбільша зареєстрована питома радіоактив-

ність води в системах водопостачання становить 100 млн.Бк/м

. Доза опромі-

нення, зумовлена вмістом радону у воді, утворюється за рахунок надходжен-

ня питної води через органи травлення та продуктів розпаду радону з повіт-

рям через органи дихання (при нагріванні чи кип’ятінні води радон перехо-

дить з водного розчину у повітря). При переробці та зберіганні природного

газу більша частина радону, що міститься в ньому, звітрюється, однак у жит-

лових приміщеннях концентрація радону може помітно зростати, якщо кухон-

ні плити, в яких спалюється газ, не обладнані витяжкою.

Наведені вище обставини разом з тривалим перебуванням людей в примі-

щеннях роблять продукти розпаду радону у повітрі головним компонентом

фонового опромінювання людини.

Україна через особливості геологічної будови її території відноситься до

країн з високим рівнем опромінювання радоном. Відповідно до Державних

будівельних норм України еквівалентна рівноважна об’ємна активність радо-

ну

222

Rn у приміщеннях новозбудованих споруд не повинна перевищувати 50

Бк/м

, а у вже існуючих будинках - 100 Бк/м

, що у розрахунку при 80 % часу

перебування всередені приміщень дає середньозважену індивідуальну ефек-

тивну дозу опромінення населення України від продуктів розпаду радону у

повітрі 3.8 мЗв/рік [65].