Джерела іонізуючих випромінювань у навколишньому середовищі

Природні джерела випромінювання. Основну дозу опромінення населення земної кулі одержує від природних джерел радіації. Більшість з них такі, що уникнути опромінення від них зовсім неможливо. Протягом всієї історії існування Землі різні види випромінювання потрапляють на поверхню Землі з космосу і надходять від радіоактивних речовин, що знаходяться в земній корі. Людина піддається опроміненню двома способами: 1) радіоактивні речовини можуть знаходитися поза організмом і опромінювати його зовні (в цьому випадку говорять про зовнішнє опромінення), або 2) вони можуть опинитися в повітрі, яким дихає людина, в їжі або воді і потрапити всередину організму (такий спосіб опромінення називають внутрішнім).

Опромінення від природних джерел радіації піддається будь-який житель Землі, проте одні одержують більші дози, ніж інші. Це залежить, зокрема, від того, де люди живуть. Рівень радіації в деяких місцях земної кулі, особливо там, де залягають радіоактивні породи, виявляється значно вище середнього, а в інших місцях — нижче.

Земні джерела радіації в сумі відповідальні за більшу частину опромінення, якому піддається людина за рахунок природної радіації. У середньому вони забезпечують більше 5/6 річної ефективної еквівалентної дози, одержуваної населенням, в основному з-за внутрішнього опромінення. Іншу частину вносять космічні промені, головним чином шляхом зовнішнього опромінення.

Космічні промені. Радіаційний фон, створюваний космічними променями, дає трохи менше половини зовнішнього опромінення, одержуваного населенням від природних джерел радіації. Космічні промені в основному приходять з глибин Всесвіту, але деяка їх частина народжується на Сонці, утворюючи «сонячний вітер». Космічні промені можуть досягати поверхні Землі або взаємодіяти з речовиною її атмосферою, породжуючи вторинне випромінювання і приводячи до утворення різних радіонуклідів.

Одні ділянки земної поверхні більш схильні до дії космічного випромінювання, ніж інші. Північний і Південний полюси одержують більш високі дози радіації, ніж екваторіальні області, через наявність у Землі магнітного поля, що відхиляє заряджені частинки (з яких в основному і складаються космічні промені). Потужність дози випромінювання росте з висотою, оскільки при цьому залишається все менше речовини атмосфери, що грає роль захисного екрана за рахунок взаємодії з космічним випромінюванням.

Земна радіація. Найбільш довгоживучі природні радіоактивні ізотопи — ²³²Th і ²³⁸U, а також ²³⁵U (періоди напіврозпаду Т1/2 цих радіоактивних ізотопів рівні (1,4 ⋅ 1010), (4,5 ⋅ 109) і (7 ⋅ 108) років відповідно). Ці радіонукліди є родоначальниками трьох радіоактивних рядів ряду торію (²³²Th), ряду урану (²³⁸U) і ряду актинія (²³⁵U). В результаті радіоактивного розпаду цих радіонуклідів утворюється ряд короткоіснуючих радіоактивних ізотопів різних хімічних елементів. Деякі з них у тих чи інших кількостях містяться в тваринних і рослинних організмах. До таких радіонуклідам відносяться, наприклад, ²¹⁰Ро, ²¹⁰Pb, ²²⁶Ra, ²³⁰Th, періоди напіврозпаду яких складають 138,4 дня, 22 роки, 1600 років і 8 ⋅ 10⁴ років відповідно. Незважаючи на порівняно невеликий час життя, ці ізотопи відносяться до природних, т. к. вони можуть бути отримані з уранових і торієвих мінералів, звідки потрапляють у грунт, воду і далі — тварини і рослинні організми. У природі існують також радіоактивні ізотопи ⁴⁰K з періодом напіврозпаду T_1/2 = 1,26 ⋅ 10¹⁰ років і рубідію 87Rb з T_1/2 = 5 ⋅ 10¹⁰ років. Що стосується надзвичайно важливого з точки зору біології радіонукліда 14С з періодом напіврозпаду T_1/2 = 5 730 років, то його утворення пов'язують з протіканням реакцій під впливом космічного випромінювання у верхніх шарах атмосфери. Нейтрони, що утворилися при взаємодії космічних променів з молекулами газів земної атмосфери, взаємодіють з молекулами азоту, в результаті чого щорічно утворюється ~ 3,4 ⋅ 1026 ядер ізотопу вуглецю 14С:

Таким чином, сучасну природну радіоактивність Землі визначають в основному радіонукліди ²³⁸U, ²³⁵U, ²³²Th та ⁴⁰K, радіоактивний розпад яких супроводжується α - і β-випромінюванням.