Невидимые лучи вокруг нас - Александр Михайлович Кузин Страница 3

и электронов составляют около 30 % от всего облучения биосферы. С высотой доза облучения от космических лучей значительно возрастает. Для жителей гор (1,5–2 км над уровнем моря) она почти в два раза выше, чем для жителей равнин. На высоте 10 км (на которой проходят трассы современной реактивной авиации) облученность космической радиацией уже на порядок выше, чем на уровне моря. На высоте 20 км она возрастает более чем на два порядка.

Эта высота интересна с двух точек зрения. Во-первых, на такой высоте будут летать в ближайшем будущем пассажирские сверхзвуковые самолеты. Следует отметить, что на такой высоте резко увеличивается количество высокоэнергетичных тяжелых частиц, почти не достигающих поверхности Земли. Радиация от солнечных вспышек, фактически не влияющая на дозы облучения на поверхности Земли, на высоте 20 км будет резко увеличивать дозы облучения в сотни и даже в тысячи раз[5].

Во-вторых, высота в 20 км интересна и с другой точки зрения. В тропических широтах Земли мощные потоки нагретого воздуха уносят в верхние слои атмосферы значительное количество микроорганизмов, бактерий, спор, организмов морского планктона. Определение плотности органического вещества на разных высотах показало, что именно на высоте 15–20 км она достигает наибольшей величины — до 10 частиц (аэронов) на 1 см3. На этой высоте аэроны будут находиться 3–4 месяца, медленно передвигаясь в области средних широт. Принимая во внимание высокую мощность космических лучей, доза, полученная микроорганизмами, может достигнуть нескольких рад, а в годы повышенной солнечной активности — и сотен рад. В средних широтах облученные микроорганизмы войдут в нижние слои атмосферы и выпадут с осадками на поверхность Земли. В главах, где будет обсуждаться проблема биологических последствий малых доз радиации, рассматриваются возможные результаты такого переоблучения в высоких слоях атмосферы. Глубокая проникающая способность вторичных космических излучений объясняется большой энергией. Вот почему так трудно избавиться от их постоянного воздействия. Для проведения экспериментов с резко пониженным космическим облучением физики оборудуют специальные лаборатории в туннелях, проложенных у основания высоких гор.

В табл. 2 представлены дозы облучения человека космическими излучениями в разных условиях существования.

Земная радиация

Все живое на Земле находится под постоянным воздействием излучений от рассеянных в окружающей нас природе радиоактивных нуклидов. Одни из них постоянно образуются в атмосфере и на поверхности Земли в результате ядерных реакций, осуществляемых космическими лучами. Как уже говорилось выше, захват нейтрона атомом азота ведет к образованию радиоактивного углерода С14. За счет ядерных столкновений образуются радионуклиды Н3 (тритий), Be7 (радиоактивный изотоп бериллия), Na22 и Na24 (радиоактивные изотопы натрия). С точки зрения внешних облучателей С14 и Н3 не принимаются во внимание ввиду очень мягкого излучения этих изотопов. Радиоактивные бериллий и натрий дают высокоэнергетичные и, следовательно, глубоко проникающие β- и γ-излучения, т. е. участвуют во внешнем облучении живых организмов. Однако их образуется настолько мало, что удельный вклад в общую облученность оказывается ничтожным.

Иначе обстоит дело с естественными радионуклидами, такими, как уран, торий и радиоактивный изотоп калия (К40), и продуктами их распада. Как известно, уран-238 образует целую серию продуктов распада. В табл. 3 приведена характеристика лишь наиболее интересных из них с точки зрения их участия в облучении биосферы.

Многие короткоживущие, промежуточно образующиеся нуклиды являются также и β-излучателями. Природный радий, например, излучает α-, β- и γ-лучи, так как всегда содержит некоторое количество таких продуктов распада (дочерние элементы).

Длительно живущие элементы — уран, радий, свинец-210– составляют значительную часть земного излучения. Радон всегда присутствует в приземном воздухе, вызывая облучение поверхности тела и легких при его вдыхании.

То же можно сказать и о втором широко распространенном естественном радионуклиде — тории (Th232), имеющем время полураспада (в. п.) 1,41×1010 года. При распаде радиоактивного тория образуются радий-228 (в. п. 5,8 лет), торий-228 (в. п. 1,9 года), короткоживущий радон-220 (в. п. 55 с), превращаясь в конечном результате в стабильный изотоп свинца Рb208.

Наконец, третий, самый распространенный естественный радионуклид — это радиоактивный 40К постоянно сопровождающий природный, стабильный калий, имеющий время полураспада 1,26×109 лет и испускающий при распаде β = (1,38 МэВ) и γ = (1,46 МэВ) лучи. Концентрация этих радионуклидов в окружающих нас породах колеблется в широких пределах (табл. 4).

*[6]

Радиоактивность почв тоже сильно варьирует в зависимости от сорбционных свойств, путей образования, промывания сточными водами (различие по величине в 5–6 раз).

Облучение от земных радионуклидов в большой степени зависит от снежного покрова, влажности почвы и даже времени суток. Действительно, слой снега и большая влажность экранируют излучения почвы, и общая доза в приземной атмосфере снижается. Ночью с понижением температуры газообразный радон рассеивается медленнее, чем днем в жаркую погоду, и доза облучения на поверхности почвы возрастает.

В различных частях света, в разных странах и отдельных местностях концентрация естественных радионуклидов подвержена значительным колебаниям, и соответственно изменяется средняя облученность населения.

Измерения средней поглощенной дозы от земного излучения (на высоте 1 м от поверхности) в разных странах показали, что она изменяется от 9–7 мкрад/ч в ГДР, Швеции, Италии — до 5,8–5,0 в Польше, ФРГ, Австрии, падая до 4,5–3,6 в США, Японии и Индии. Средние различия достигают более чем двукратного размера. Более сильные отклонения обнаружены в отдельных районах и местностях. При обследовании населения и получаемой им дозы в различных районах четырех стран (США, ФРГ, Италия и Япония) обнаружены колебания средней поглощенной дозы в 4–5 раз.

Еще более сильные отклонения от средних величин зафиксированы в отдельных районах, содержащих повышенные концентрации природных радионуклидов в основных породах. Подобные районы есть в Италии, Франции, Индии, Бразилии, Нигерии, на Мадагаскаре и в других странах. Такие районы наиболее изучены в Индии и Бразилии. В Индии вдоль юго-западного берега океана, в штатах Керала и Тамиль Наду, расположена местность (протяженность 250 км, глубина до 0,5 км), очень богатая моноцитом, содержащим торий, его продукты распада и редкие земли. Количество тория в моноцитовых песках доходит до 8–10 % —это чрезвычайно высокая концентрация, не встречающаяся в других странах мира. В этой прибрежной полосе произрастают пальмы и другие виды растительности, обитают многие представители животного царства. В штате Керала в этом районе проживает около 70 тыс. коренного населения. Вычисленная для него средняя мощность облучения равна 130 мкрад/ч, или 1130 мрад/год, т. е. в 10 раз больше средней мировой величины. (Эта доза варьировала от 130 до 2814 мрад/год.)

В Бразилии подробно исследовалась