В любой точке земного шара за счет радиационного фона человек подвергается радиации, которая составляет примерно 2,8 мЗв (миллизиверт) в год на одного человека (31,94 микрорентген в час).
Норма радиационного фона, которому может подвергаться организм, зависит от типа получаемого излучения, характера получаемого излучения и ткани-мишени в организме.
Максимальное суммарное равномерное излучение, которому может подвергаться организм, когда все органы получают максимальное тканеспецифичное излучение без риска вредного воздействия составляет 18,5 мЗв в год как поглощенная организмом доза.
В большинстве стран принят профессиональный безопасный максимум в 15 мЗв в год (171 микрорентген в час). 15 мЗв — 0,015 Зиверт, при радиации 4 — 7 Зиверта человек умирает (1 Зиверт равен условно 100 рентгенам).
Радиация — это форма энергии испускаемая заряженными частицами
Как образуется радиационный фон
Радиационный фон или радиация образуется за счёт:
- Естественного радиационного фона из космоса, а также процессов на самой Земле.
- Искусственный радиационный фон связанный с деятельностью человека.
Естественный радиационный фон
Природные источники радиации
Радиоактивное излучение в виде естественного радиационного фона присутствует во всем мире природы.
- Радиоактивные космические лучи постоянно достигают земли;
- в атмосфере присутствует радиоактивный газ радон;
- сама земля радиоактивна.
Этот радиационный фон является основным источником радиационного облучения большинства людей. Исследователи полагают, что это излучение присутствовало с незапамятных времен, и поскольку человек и животные эволюционировали в его присутствии, оно не представляет опасности для здоровья во всем мире. Однако эти воздействия географически специфичны и могут варьироваться до такой степени, что это может иметь последствия для здоровья жителей определенных регионов. Такое высокое воздействие должно быть отмечено как врачами, так и местными жителями при оценке состояния здоровья населения.
Естественная радиация от космических лучей от 2,1 миллизиверт в год до 2,8 мЗв, которой подвергается среднестатистический человек.
Космологический фон
Космические лучи — это радиоактивные протоны и частицы из космоса, которые вступают в контакт с землей с постоянной скоростью. Такие частицы обычно создаются Солнцем во время таких процессов, как солнечные вспышки.
Эти протоны и другие заряженные частицы находятся под воздействием магнитного поля Земли и, таким образом, встречаются с большей частотой на более высоких широтах.
Попадая в атмосферу, они также вступают в сложные реакции и поглощаются атмосферными частицами. Таким образом, распространенность этих частиц также уменьшается с уменьшением высоты. Основная масса населения Земли живет на меньших высотах и испытывает относительно низкие дозы радиации. Исключением являются люди, живущие на больших высотах, как те, которые живут в Андах, Скалистых горах (на западе США и Канады) или на Гималаях. Эти люди могут подвергаться воздействию уровней радиации, в несколько раз превышающих годовые дозы, чем те, кто живет на более низких высотах.
Космологическое радиационное облучение составляет около 0,4 мЗв на человека во всем мире.
Радиация от земли
Все материалы, из которых состоит земная кора, содержат радионуклиды, необходимые для поддержания внутренней температуры. Эта энергия извлекается главным образом из распада урана и его радиоизотопов, которые содержатся во всех горных породах и почвах, в менее радиоактивной форме как, например, элемента свинец. Эти нуклиды излучают людей гамма-лучами более или менее с постоянной скоростью, нанося наибольший вклад в 2,4 мЗв естественной радиации, которой подвергается среднестатистический человек. Строительные материалы, состоящие из веществ добываемых из земли, радиоактивны и подвергают людей воздействию радиации. Доза такого излучения значительно варьируется и зависит как от типа застройки, так и от природной геологии, уникальной для данного региона.
В местах, где земля естественным образом богата радионуклидами, таких как Индия, Франция и Бразилия люди могут испытывать радиацию, в 20 раз превышающую среднемировую радиацию, связанную с Землей.
Строительство в таких районах нежелательно, но в конечном счете запретить его невозможно.
Одним из продуктов распада урана является радиоактивный газ радон. Радон попадает в атмосферу, где затем распадается на более реакционноспособные изотопы. Непосредственные продукты распада радона имеют относительно короткий период полураспада, но соединяются с частицами в воздухе.
Концентрация радона на открытом воздухе пренебрежимо мала из-за рассеивания частиц в воздухе. Однако, внутри помещения газ проникает в здание через полы и концентрируется в здании, особенно если здание плохо проветривается. Эта проблема особенно актуальна в районах с холодной погодой, таких как Финляндия, где дома строятся чтобы сохранять тепло. При вдыхании таких нуклидов они подвергают легкие воздействию альфа-излучения и увеличивают распространенность рака легких.
Естественное радиационное облучение окружающей среды составляет около 1,7 мЗв в год на человека во всем мире.
Искусственный радиационный фон
Мир расширяется быстрыми темпами развивая промышленность и технологии за последние 100 лет и изменяя образ жизни с точки зрения рациона питания, медицинских процедур, утилизации отходов и профессий. Развитие стран неизбежно привело к увеличению радиационного облучения путем применения ядерных технологий.
Искусственное излучение даёт примерно от 0,7 мЗв до 2,8 мЗв радиации которой подвергается среднестатистический человек.
Медицинская визуализация и терапия
Радиоактивное излучение имеет применение в области медицины: диагностика и терапия. В области медицинской диагностики наиболее распространенной из лучевых процедур является рентгенография, которая используется медперсоналом для диагностики состояния или патологии. Рентгеновские лучи представляют собой излучение от аппарата, проходящее через различные ткани тела и визуализируемое электронным способом из-за различий в поглощении излучения различными тканями.
Этот тип процедуры называется диагностической рентгенологией и обычно используется для визуализации грудной клетки, зубов и конечностей.
Другая, менее распространенная форма диагностики включает в себя введение пациенту радионуклидов для изображения внутренних органов организма. Процесс происходит в форме приема внутрь, инъекции или ингаляции фармацевтического препарата, содержащего радионуклид, который затем виден внутри организма. Радионуклиды испускают гамма-лучи, которые затем регистрируются детектором гамма-излучения. Этот тип процедуры называется ядерной медициной и также может быть использован как форма лечения. Ядерная медицина обычно используется для визуализации функции конкретной ткани или органа или для лечения таких состояний, как гипертиреоз.
Уровни радиации при таких диагностических процедурах являются относительно низкими, но могут быть существенно увеличены для лечения злокачественных клеток.
В случаях, когда радиоактивные лучи используются для лечения какого-либо заболевания или патологии путем облучения пораженной ткани, процедура называется лучевой терапией. Лучевая терапия имеет кардинальное значение для современных практикующих врачей, поскольку она используется для лечения определенных форм рака. Пучки излучения, состоящие из рентгеновских лучей, электронов или гамма-лучей направляются на злокачественная ткань, с нескольких направлений, чтобы минимизировать повреждение периферических тканей, в попытке уничтожить поврежденные клетки. Лучевая терапия, однако, является несколько неоднозначным методом лечения, поскольку она часто может вызвать злокачественное новообразование в других тканях после лечения конкретной ткани. Лучевая терапия также использует высокие уровни радиации и может повлиять на наследственный статус индивидуума, что приводит к неблагоприятным последствиям для последующих поколений.
Таким образом, большинство людей, которые проходят лучевую терапию, обычно достигают репродуктивного возраста и выходят за рамки возраста где вторичный отсроченный рак представляет собой реальный риск. Лучевая терапия также применяется только тогда, когда шансы на излечение или облегчение симптомов высоки, побочные эффекты минимальны и другие методы лечения были бы не столь эффективны.
Медицинское облучение составляет приблизительно 0,4 мЗв на человека во всем мире, но, конечно, значительно возрастет для человека, проходящего процедуру облучения.
Профессиональное воздействие
Профессиональное воздействие радиации происходит в двух случаях: профессиональное воздействие естественного радиоактивного излучения и профессиональное воздействие искусственного радиоактивного излучения. Искусственные источники профессионального излучения обычно встречаются в промышленности, научных исследованиях, на электростанциях и в медицинском обслуживании. Естественные источники профессиональной радиации обычно встречаются в горнодобывающей промышленности и при авиаперелетах. В отраслях, связанных с искусственным радиоактивным излучением, насчитывается около 800 000 работников в атомной промышленности при использовании ядерной энергии и более 2 000 000 работников в медицинской радиологии по всему миру. Эти работники подвергаются наибольшему риску воздействия излучения как проблема ядерной энергетики.
Земля содержит значительное количество разлагающегося урана. Геологические участки, содержащие более 1000 частей на миллион урана, считаются перспективными с экономической точки зрения для использования в ядерной энергетике, что подвергает работников значительному воздействию естественного радиационного фона. Средняя годовая доза облучения людей в горнодобывающей промышленности урана составляет 4,5 мЗв. Работники других профессий также подвергаются высокому годовому уровню радиации.
Наиболее радиационные профессии это производство медицинских изотопов — 1,9 мЗв, радиография — 1,6 мЗв, работа на ядерных реакторах со среднегодовым облучением 1,4 мЗв. Большинство профессий, связанных с таким активным риском, требуют от персонала контроля за их конкретным риском воздействие с помощью какого-либо электронного или термолюминесцентного устройства. Это помогает промышленным и правительственным чиновникам управлять общей среднегодовой численностью персонала, который по роду своей деятельности подвержен воздействию излучения.
В отраслях, связанных с естественным радиационным фоном работники, занимающиеся добычей металлов. Это явление вызвано недостаточной вентиляцией и накоплением радонового газа в шахтах по добыче металлов, а не воздействием металлов.
Повышенный радиационный фон наблюдается при полетах на самолетах. Значительно увеличивается воздействие космических лучей и последующего излучения.
Пассажир, совершающий межконтинентальный перелет, может получить дозу радиации в 100 раз большую, чем человек на земле, что создает угрозу значительного риска для часто летающих деловых людей и членов экипажа регулярных рейсов.
Среднее годовое воздействие на летный персонал составляет около 3 мЗв, но оно может увеличиться в два раза, если регулярно выполнять длительные полеты на большой высоте. Профессиональное облучение незначительно для среднестатистического человека, не работающего с радиацией изо дня в день, но вызывает озабоченность у работников атомной промышленности и авиационной промышленности и составляет в среднем около 1,3 мЗв в год на одного работника во всем мире.
Питание
Радионуклиды также присутствуют в продуктах питания и напитках.
Свинец, полоний и калий — все они присутствуют в окружающей среде и естественном рационе питания и, таким образом, являются источниками повышенного радиационного фона. В среднем человеческий организм подвергается воздействию 0,3 мЗв в год из пищевых источников.
Однако эта цифра сильно варьируется у разных людей. Молодой человек, например, подвергается воздействию радиации в два раза большему, чем пожилая дама, из-за поглощения с пищей. Это связано с тем, что более половины источника излучения происходит из калия и, таким образом, биологически зависит от количества мышечной массы.
Радиационное облучение, связанное с питанием, составляет около 0,3 мЗв на человека в среднем во всем мире.
Экологический радиационный фон
В атмосфере Земли также присутствуют источники радиации, созданные искусственным путем.
Нуклиды, образующиеся в результате ядерных испытаний, выброс ядерных отходов в атмосферу атомными станциями и военными объектами рассеиваются в атмосфере, воде, грунте, продуктах питания и напитках и, таким образом, являются источником радиации. Испытания ядерного оружия приводят к попаданию нескольких нуклидов в атмосферу.
Радионуклиды, выбрасываемые атомными электростанциями и военными объектами, попадают в атмосферу в значительных количествах, которые считаются источником радиоактивных материалов для широкой общественности. Атомные электростанции вырабатывают около 20% мировой электроэнергии. На каждой стадии ядерного топливного цикла в окружающую среду выбрасывается несколько нуклидов в виде вещества. Эти дозы обычно невелики, около 1 мкЗв, но их необходимо постоянно измерять и регулировать.
Многие военные объекты в прошлом и в настоящее время работали с использованием боеприпасов с обедненным ураном. Обедненный уран встречается в боеприпасах в концентрированной металлической форме. Радиационное облучение может иметь место при обращении с такими отработавшими боеприпасами или при вдыхании таких паров и пыли после детонации таких боеприпасов.
Дозы радиационного облучения связанные с деятельностью человека могут достигать порядка 2,8 мЗв/ч.
Исследователи и общественность активно обеспокоены возможными неблагоприятными последствиями для здоровья радиационного фона.
