Табиғи жағдайларда адамды сәулеленудің әсеріне ұшырататын көздері
Адамды сәулеленудің әсеріне ұшырататын көздерініңқазіргі кездегі жіктелуі. Радиацияның табиғи көздері туралы түсінік.
Табиғи жағдайда адамды иондаушы сәулеленудің әсеріне ұшырататын көздер қандай?
Ен алдымен, бұл табиғи көздер, жер текті емес те (ғарыштық сәулелену) және жер текті де: қоршаған ортаның әр түрлі нысандарында - топырақта, суатсуларында, өсімдіктерде және т.б. кездесетін космогенді және жердегі радионуклидтер (12.1- сурет).
БҰҰ АРӘҒК (1994 ж.) бағалауы бойынша, халықтың сәулеленуге ұшыраудан алатын жиынтықтық эффективті дозасына ең үлкен үлесті (70%) ТРФ қосады. Халықтың табиғи өмір сүру жағдайларында сәулелену әсеріне ұшыраудың жалпы жиынтығында медициналық мақсатта жүргізілетіні екінші орын (29%) алады. Қалған көздерінің қосатын үлесі 1 %-ға дейін құрайды, оның ішінде, ядролық қаруды сынаудан – 0,3%; кәсіби сәулелену әсеріне ұшырау кезінде – 0,06%, атом энергетикасы кәсіпорындарынан – 0,006% және т.б. (12.2-сурет). Планетамыздың тұрғындарының табиғи радиация көздерімен байланысты сәулеленуге ұшыраудан алатын орташа эффективті дозасы 2,4 мЗв /жыл деңгейіндеболады (АРӘҒК,2000).Бірақ, бұл дозаның шамасы табиғи жағдайғаларға да, және адамдардың іс- әрекеттеріне де байланысты, сондықтан ол әр елде әр түрлі болады. Мысалы, Ұлыбританияда бұл доза жылына, шамамен 2,5 мЗв, АҚШ–та - шамамен 3,6 мЗв, Ресейде жылына - 0,6 мЗв-3,1 мЗв дейін (орташа алғанда, жылына 1,9 мЗв), ал ТМД елдерінде жылына орташа есеппен – 5,1 мЗв құрайды (12.3- сурет).
Бірақ, табиғи сәулелену көздерінің халық үшін салыстырмалы түрдегі радиациялық қауіпсіздік дәрежесін эффективті дозалардың келесі мәндері сипаттайды: егер, сәулеленуге ұшыраудың деңгейі жылына 2 мЗв аз болса, онда
 |
Сурет 12.1. Адамның сәулелену көздерінің қазіргі заманғы классификациясы.
Сүрет. БҰҰ АРӘҒК (1994 ж.) мәліметтері бойынша табиғи жағдайда тұрғындардың сәулеленуінің жиынтықтық эффективті дозасына түрлі көздердің қосқан үлесі
12.3 –сурет. Табиғи радиация көздерімен байланысты әр түрлі елдердегі тұрғындардың сәулеленуінің орташа жылдық эффективті дозалары. (БҰҰ АРӘҒК, 2000)
ол табиғи көздерінен алатын дозалардың орташа мәнінен аспайды деп саналады; 2 ден 5 мЗв/жылға дейін болса, сәулелену әсеріне ұшырауы орташадан жоғары, ал, жылына 5 мЗв артық болса – жоғары деңгейдегісіне жатады. Яғни, Л.А.Ильин мен серіктес авторларының, В.А.Книжниковтың мәліметтері бойынша, ТМД елдерінде халық табиғи сәулеленудің жоғары деңгейде әсер етуі жағдайында өмір сүреді ( 12.1-кесте).
Кесте
ТМД халқының негізгі сәулелену көздері және өлімге әкелетін қатерлі ісіктің жаңа түзілімдерінің пайда болу қауіптілігі (Л.А.Ильин және басқалар, В.А.Книжников бойынша)
| Сәулелену көзі | Орташа жеке доза, мЗв/жыл | Қатерлі ісік түзілімдерінің қаупі, Кездесу саны /жыл I млн адамға шаққанда |
| ТРФ сыртқы+ішкі сәулелену сыртқы ішкі | 2,25 0,65 1,6 | |
| Рентген- және радиоизотопты диагностика | 1,4 | |
| Құрылыс материалдары және баспана ауасы | 1,4 | |
| Ядролық құруды сынау салдарынан ғаламдық белсенді жауын | 2,5х10-2 | - |
| Тыңайтқыш | 1,5х10-4 | - |
| АЭС | 1,7х10-4 | - |
| ЖЭС көмірмен | 1,9х10-3 | - |
| Барлық көздерден сәулелену дозасының жиынтығы | 5,1 |
Қазақстан Республикасында халықтың табиғи көздерінен сәулелену әсеріне ұшырау деңгейі туралы мәліметтер аумақтардың радиациялық - гигиеналық төлқұжатына енгізіледі. ҚР Денсаулық сақтау министрлігі ҚР Қоршаған ортаны қорғау министрлігімен бірге 1996 ж радиациялық фонның рұқсат етілген деңгейін бекітті - 33 мкР/сағ. Ресейде ол – 20 мкР/сағ құрайды. Табиғи фон адамды сыртқы да, ішкі де сәулеленудің әсеріне ұшырауына мүмкіндік беретін көздеріне байланысты екені 12.1- кестеден де көрінеді. Олардың өзіндік ерекшеліктері бар, адам денсаулығына әр түрлі дәрежеде қауіп-қатер тудырады, сондықтан біз оларды жеке қарастырамыз.
Сыртқы сәулеленудің әсеріне ұшырау әлем кеңістігінен келіп, Жер бетіне дейін жеткен мюондардың, фотондардың, электрондардың және энергиясы жоғары нейтрондардың ағынынан тұратын біріншілік ғарыштық сәулелену есебінен де, сондай-ақ, құрамына барлық элементарлық бөлшектер кіретін, атмосфераның атом ядроларымен осы бөлшектердің өзара әсерлесу кезінде туындайтын екіншілік ғарыштық сәулелену есебінен де, жүруі мүмкін. Бұл сәулелену адамның барлық мүшелері мен тіндеріне бірдей (біркелкі) әсер етеді деп саналады. Ғарыштық сәулеленуден алатын дозаның шамасын анықтайтын негізгі факторлар жергілікті жердің теңіз деңгейінен тұрған биіктігі және аз дәрежеде -геомагниттік ендік болып табылады.
Теңіз деңгейіндегі ашық жерлерде халықтың ғарыштық сәулелену есебінен сәулеленуге ұшыраудан алатын орташа дозасы 0,4 мЗв/жыл (АРӘҒК, 2000) тең.
Қазіргі уақыттағы ғимараттардың көп қабатты үстіңгі жабындылары ғарыштық сәулеленудің дозасын елеулі деңгейде азайтады. Ғимараттардың қабат санына байланысты экрандау коэффиценті 14% -дан 40%-ға дейін құрайды.
Сыртқы сәулелену әсерін беретін табиғи көздеріне топырақтағы, әр түрлі тау жыныстарындағы, өзен, теңіз және мұхит суларындағы, атмосфералық ауадағы жер текті радионуклидтер жатады. Ағзадан тыс жатқан радионуклидтер альфа-, бета- және гамма-сәулелерін сәулелендіреді. Олардың ішінен, адамның алған дозасын анықтау кезінде, жоғары енгіштік қасиетіне байланысты тек гамма – сәулесі ғана есепке алынады.
Жер текті радионуклидтердің ішінде сыртқы сәулеленуден алатын дозаға негізгі үлес қосатындар К-40 және жер қыртысы пайда болғаннан бері оның құрамында кездесетін уран-238 және торий - 232 белсенді тұқымдастарының радионуклидтері.
Ашық жергілікті жерлерде бұл көздерінен алатын жылдық эффективті доза 0,5 мЗв дейін құрайды (АРӘҒК, 2000 ж.), оның ішінде, бұл дозаның ішіндегі 40К, уран-238 және торий-232 қосқан үлестері, әрқайсысына сәйкес, 35%, 25% және 40% құрайды.
Табиғи көздерден шығатын сыртқы сәулелену дозасын бағалау кезінде, жер шарында жер текті радионуклидтер үйлерден тыс жерлерде қалыпты диапазоннан едәуір жоғары (3,6·10-8-нен 9,1·10-8Гр/сағ. дейін) болатын аумақтар бар екенін ескеру керек. Радиоактивтілік фоны жоғары аймақтар көптеген елдерде бар. Дозиметрлік тұрғыдан Үндістандағы және Бразилиядағы мұндай аймақтар өте жақсы зерттелген. Үндістанда моноцитті жыныстар басым болатын жер телімдері (250·0,5 км) көп қызығушылық танытады. Бұл жерде, ауадағы сіңірілген дозаның орташа қуаты 4,3·10-7 Гр/сағ. Бұл ауданда 70 мыңға жуық адам тұрады. Тұрғындардың шамамен 24% - ның сәулеленуге ұшыраудан алатын жылдық дозасы 5·10-3 Гр жоғары.
Космогенді радионуклидтер (3Н, 7Ве, 14С, 22Nа және басқа), ғарыштық сәулеленудің жер текті элементтердің ядроларымен өзара әрекеттесуінен түзілетін өнім, олар жер бетіндегі сыртқы гамма-сәулелену дозасына айтарлықтай үлес қоспайды.
Үй ішінде адамның сәулеленуге шалдығудан алатын дозасын бағалау кезінде, ғимараттың құрылыс материалына көңіл бөлінеді. Ол бір жағынан, сыртқы радиациялық фоннан қорғаса, екінші жағынан, кейбір құрылыс материалдарының өздері қосымша иондаушы сәулелену көзі болып табылады.
Мысалы, кірпіштен және граниттен қаланған тас ғимараттардың ішіндегі дозаның қуаты, олардың құрамында табиғи радионуклидтердің көп болуына байланысты, ғимарат сыртындағыға қарағанда, 30-50% жоғары. Егер, жер бетіндегі ағаштан жасалған үйлердің үлесі 20%, ал тастан қаланған үйлер 80% екенін ескерсек, онда барлық жер шары бойынша ғимарат ішіндегі ауаға сіңірілген дозаның орташа қуаты, жергілікті ашық жерлерге қарағанда, 20 % жоғары болады.
Жалпы алғанда, ғимарат ішіндегі және сыртындағы адамның сәулеге шалдығуын есепке ала отырып, жер текті табиғи радионуклидтер есебінен алатын орташа жиынтық эквивалентті доза, шамамен 0,35мЗв құрайды.
Адамның табиғи көздері есебінен ішкі сәулеленуге ұшырауының, сыртқы сәулеленуге ұшыраумен салыстырғанда, бірқатар ерекшеліктері бар:
а) егер сыртқы сәулеленуге ұшырау кезінде, тек гамма-сәулесінің әсері ғана есепке алынса, ішкі сәулеленуге ұшырағанда, негізгі әсерді, тіңдер мен мүшелерге тікелей әсер ететін альфа- және бета-сәулеленулер тигізеді.
б) радионуклидтердің көбі белгілі бір мүшелер мен тіндерде жиналады, бұл ағзаның жеке бөліктерінде сәуле әсерінің біркелкі болмауына әкеледі;
в) радионуклидтер ағзаның ішінде болған уақыттың бәрінде де, ағзаның ішкі сәулеленуге ұшырау жүріп жатады, себебі, олардың ыдырау үрдісі жалғаса береді, ал ыдыраудың ұзақтығы элементтің жартылай ыдырау кезеңіне және басқа да сипаттамаларына байланысты.
Биосфераның радионуклидтері адам ағзасына тыныс мүшелері немесе АІЖ арқылы түседі.
Табиғи радионуклидтердің ағзаға түсу мөлшері, демек түрлі мүшелер мен тіндердің ішкі сәулеленуге ұшыраудан алатын дозасы да, олардың ауадағы, судағы, тағам өнімдеріндегі және қоршаған ортаның басқа да нысандарындағы мөлшерімен, сонымен қатар берілген жергілікті жердегі адамның іс- әрекетінің құрылымымен, халықтың тағам рационының сипатымен және басқа да факторлармен анықталады.
Көптеген космогенді радионуклидтердің ішінен ішкі сәулеленуге ұшыраудан алатын дозаға, көп болмаса да, тек 3Н, 7Ве, 14С және 22Nа ғана үлес қосады. Космогенді радионуклидтер есебінен ішкі сәулеленуге ұшыраудан алатын жылдық эффективті доза, шамамен 15 мк3в құрайды.
Ағзаға түсетін жылдық эффективті доза жүктемесіне тыныс алу жолдары арқылы енетін радионуклидтер (негізінен, радонның ыдырау өнімдерімен тыныс алу кезінде) ең көп үлес қосады - 55%. Яғни, белсенді инертті газдармен тыныс алған кезде, ең жоғары әсеріне өкпе шалдығады. Адамның ішкі сәулеленуге ұшыраудан алатын дозасына радонның ұзақ өмір сүретін ыдырау өнімдері де (210Po және 210Pb) елеулі үлес қосады. Атмосфералық ауамен адам ағзасына орта есеппен, жылына 4,0 Бк 210Pb және 0,9 Бк 210Po түседі.
Тағаммен және сумен ағзаға түсетін радинуклидтерден ішкі сәулеленуге ұшырау дозасы орта есеппен, жылына 0,3 мЗв (АРӘҒК, 2000 ж.) құрайды, ал кейбір зерттеушілердің мәліметтері бойынша, жылына 0,4 мЗв-дейін жетеді (Василенко О.И., 2004). Бұл жағдайда адам ағзасына түсетін табиғи радионуклидтердің жалпы мөлшерінің 85% аз емес бөлігі тағам өнімдерімен, ал ауыз сумен - 15% дейін түседі деп саналады.
Көптеген жер текті радионуклидтердің ішінен адам ағзасына түскен кездегі тін дозасына, тек ең үлкен үлес қосатын радионуклидтерді қарастырумен ғана шектелеміз.
Калий-40. Калий маңызды биологиялық элемент болып табылады, сондықтан оның ағзадағы концентрациясы жоғары тұрақтылығымен ерекшеленеді. Калийдің ағзадағы массасының орташа концентрациясы 2 г/кг құрайды. 40К белсенді изотопы тұрақты калий пайызының мыңдаған бөліктерін құрайды. Осы мәндеріне сәйкес, жылдық эффективті доза 180 мкЗв тең болады.
Рубидий-87. Бұл изотоптың қоршаған ортадағы қасиеттері және оның адам ағзасындағы метаболизмі туралы мәліметтер аз. Ағзада ол калий сияқты таралады деп санайды. Рубидийдің-87 адам ағзасындағы концентрациясы 6 мкЗв тен бүкіл денеге әсер ететін жылдық эффективті дозаны қалыптастырады.
Уран мен торийдің белсенді тұқымдастары. Бұл тұқымдастың әрқайсысы 10 аса радионуклидтерден тұрады. Әрбір тұқымдастағы өнімдердің біреуі, эманация депаталатын, белсенді инертті газ болып табылады. Уран тұқымдасында бұл радийдің эманациясы - радон (Rn), торий тұқымдасында торийдің эманациясы – торон (Tn). Барлық табиғи көздерінің ішінде адамның сәулеленуге ұшыраудан алатын жиынтық дозасына негізгі үлесті радон мен торон және олардың ыдырау өнімдері қосады.
Радон мен торон табиғатта кең таралған. Бұл радионуклидтердің және олардың туынды өнімдерінің (ТӨ) адам ағзасына түсуі, негізінен, адам бөлмелердің ішінде болған кезде байқалады. Бұл бөлменің ішіндегі радон мен торонның туынды өнімдерінің концентрациясы, атмосфералық ауаға қарағанда, әрдайым жоғары болуымен және адам өз уақытының көп бөлігін бөлмеде өткізуімен байланысты. Ауадағы радонның әсерінен тұрғындардың сәулеленуге ұшырау дозасы жылына 1,3 мЗв құрайды (Василенко О.И., 2004). Бөлмелер ауасының белсенді газдармен ластануы туралы төменде толығырақ тоқталамыз.
Технологияға байланысты өзгерген табиғи радиациялық фон (ТБӨТРФ).
Табиғи жағдайда радиация көздерінен жаһандық масштабта қосымша сәулелену әсеріне ұшырау әзірше жоғары емес, ол ТРФ байланысты ұжымдық дозаның шамамен 1% құрайды. Бірақ, адамдардың іс-әрекеттерінің кейбір түрлері кезінде, олардың жеке топтары үшін бұл үлес едәуір болуы мүмкін.
Қазіргі кезде адамның радиациялық фоннан сәулеленуге ұшырауы радиацияның жоғарыда аталған көздерімен шектелмейді. Бұл немесе басқа технология үрдісі кезінде адам радиацияның табиғи көздерінің таралуын шектелген жерде өзгертуі мүмкін. Мұндай іс-әрекет нәтижесінде, табиғи фонмен салыстырғанда, сәулелену деңгейі одан жоғары, технологияға байланысты өзгерген табиғи радиациялық фон (ТБӨТРФ) деп аталатын, сәулелену деңгейлері пайда болады.
Яғни, ТБӨТРФ – бұл, сәулемен әсер етуге арналмаған, техника мен технологияны қолдануымен байланысты адамның белгілі бір іс-әрекеті түрлерінің нәтижесінде пайда болған немесе соның есебінен күшейген иондаушы сәулеленудің табиғи көздерінен шығатын сәулелену. Арнайы әдебиеттерде ТБӨТРФ - технологияға байланысты жоғарылаған ТБЖ, технологияға байланысты күшейтілген ТБК, техногенді радиациялық фон деп те атайды.
Сәулеленуге ұшыраудың жоғарыда аталған көптеген компоненттерінің ерекшелігі, жеке адамның сәулеленуден алатын дозалары салыстырмалы түрде аз болғанның өзінде, адамдардың үлкен контингенттеріне әсер ететіндігі және соның есебінен тұрғындардың сәулеленуге ұшыраудан алатын ұжымдық дозасына едәуір үлес қосатындығы болып табылады. Қазіргі көзқарас бойынша, сәулеленуге ұшыраудың салдары ұжымдық дозаның шамасына байланысты бағаланатындықтан, бұл компоненттердің маңыздылығын олардың ұжымдық дозаға қосатын үлесіне қарай бағалау қажет.
Адамның іс-әрекеті қандай шамада табиғи радиациялық фонды жоғарылататынын және бұл тұрғындарға қандай да бір қауіп тудыруы мүмкін бе, соны толығырақ қарастыру қызықты болып табылады.
Мысалы, құрамында табиғи радионуклидтері бар, құрылыс материалдарының есебінен сәулеленуге ұшыраудың орташа дозасы адамдардың ИС барлық көздерінен (жасанды көздерін де қоса алғанда), сәулеленуге ұшырауының шамамен 1/3 дозасын құрайды, ал кейбір нақты жағдайларда одан да жоғары болады.
Қазіргі кезде әлемнің дамыған елдерінің көпшілігінде тұрғын үйлердегі ауаның белсенділігін зерттеу жөнінде мемлекеттік бағдарламалар жүзеге асырылуда. Бірқатар елдерде (АҚШ, Канада, Швеция) үй ғимараттарындағы радонның ТӨ концентрацияларына шектеу енгізілген.
ҚР санитарлық нормаларына сәйкес, бөлмелердегі радонның рұқсат етілген концентрациясы – 200 Бк/м3. Алайда, Қазақстанның аумағында радон есебінен қауіпті бірқатар аймақтардың (уран кені бар және сирек металдар провинциялары, таулы және тау етегіндегі аудандар, тектоникалық жарықтар) болуына байланысты, оның грунттан көп мөлшерде бөлініп, ғимарат бөлмелеріне түсуі байқалады. Аз мөлшерде ол бөлмеге атмосфералық ауадан, су құбыры торабынан және табиғи газды жаққанда түседі.
Бөлме ауасындағы радонның және оның ТӨ концентрациясы топырақтың бетінен радонның ағынының түсуіне (эксхаляция) және ауаның алмасу жылдамдығына байланысты. Қолайсыз жағдайларда тұрғын үйлердің ауасындағы радонның концентрациясы рұқсат етілген мәннен жоғары болуы мүмкін.
Мысалы, В.Н. Севостьяновтың (2004 ж.) мәліметтері бойынша, Көкшетау, Жезқазған облыстарындағы кейбір елді-мекендердің тұрғын үй бөлмелеріндегі радонның концентрациясы 510 Бк/м3 – 4500 Бк/м3 құрайды.
Тектоникалық жарықтардың көлемді аймақтары бар, Алматы қаласының территориясындағы ғимараттарда радон изотоптарының эквивалентті тепе-теңдік күйдегі көлемдік белсенділігінің (ЭТТКБ) ең жоғары мөлшері 1000 Бк/м3 жоғары, ал орташа мөлшері - 130 Бк/м3 құрайды.
Қазақстанда үйлердегі радонның көлемдік белсенділігінің мәні 170 Бк/ м3 құрайды, бұл 40 Бк/ м3 тең, орташа жалпы дүние жүзілік деңгейден 4 еседен де жоғары.
Радонның және оның ТӨ (214Pb, 214Po, 218Ро, 214Bi) көздеріне топырақтан басқа, радиобелсенділігі жоғары жыныстардан жасалған құрылыс материалдары мен құрамында радоны бар су көздерінің сулары жатады.
Әдебиетте 1984 ж АҚШ-та болған таң қаларлық жағдай жазылған. АЭС-тің бір жұмысшысының отбасы тұрғын үйінің қабырғасынан радийдің эманациясы есебінен, көп жылдар бойы қатарынан жылына кәсіби мамандарға рұқсат етілетін жылдық дозасынан 50 есе артық дозаны алып отырған.Зерттеу кезінде, құрылыс материалдарының уранмен ластанғаны белгілі болды.
Қазақстанды қоса есептегенде, ТМД елдерінде, гигиеналық түсінікке сүйеніп, құрамындағы табиғи радионуклидтердің мөлшеріне (меншікті эффективті белсенділігіне –А эфф.) байланысты барлық құрылыс материалдары жіктеледі.
Радиациялық қауіпсіздік нормаларына (РҚН -99) сәйкес, 1-ші класқа жаңадан салынып жатқан тұрғын үйлер мен қоғамдық ғимараттарға арналған, А эфф. 370 Бк/кг аспайтын, құрылыс материалдары жатады.
2-ші класқа елді-мекен ішіндегі жол құрылысына пайдаланылатын, А эфф. 740 Бк/кг аспайтын, материалдар жатады.
3 класқа елді-мекендерден тыс жатқан, жол құрылысына пайдаланылатын (А эфф.2,8 кБк/кг аспайтын) материалдар жатады.
Халықты жоғары дәрежеде сәулеленуге шалдықтыратын факторлардың бірі, сондай-ақ, құрамында радонның мөлшері жоғары сумен қамтамасыз ететін су көздері болуы мүмкін. РҚН -99 сәйкес, оның судағы мөлшерінің нормасы 60 Бк/кг құрайды. Мысалы, Алматы қаласының сү жүргізетін құбыр суында радонның концентрациясы нормаланған шегінен аспайтын - 20–40 Бк/кг аралығында ауытқиды, ал «Алмаарасан» шипажайының су көзінде, В.Н. Севастьяновтың (2004 г.) деректері бойынша - 70 Бк/кг, Жамбыл облысындағы «Мерке» шипажайы ұңғысынан алған суда –5000 Бк/кг шамасында.
Табиғи радиациялық фон, фосфатты тыңайтқыштарды өңдіру және қолдану, құрамында табиғи радионуклидтері бар, органикалық отынды (тас көмір, торф, мұнай, газ және басқалар) жағу кезінде шығатын газды-аэрозольды өнімдердің есебінен де жоғарылауы мүмкін.