Виктор Бабушкин - Экология на рубеже веков

К природным источникам относится космическое излучение, природные радионуклиды, содержащиеся в окружающей среде, строительных материалах и поступающие в организм человека с воздухом, водой и пищей. Искусственные источники излучения разделяются на медицинские (диагностические и радиотерапевтические процедуры) и технические (искусственные и специально сконцентрированные человеком природные радионуклиды, генераторы ионизирующего излучения и др.).

У каждого есть свой «радиационный прожиточный минимум», складывающийся из соответствующих источников, дающих внешнее и внутреннее облучение. При этом внутреннее облучение сейчас оценивается примерно в два раза выше внешнего и связывается с короткоживущими продуктами распада радона-222, радона-220, калия-40, свинца-210 и полония-210. Только радон даёт до 1 мЗв/год [44].

В среднегодовых дозах облучения при нормальных условиях доминируют природные источники (рис. 2.1). В реальной жизни отмечен широкий диапазон индивидуальной радиочувствительности (резистентности) людей при однозначном признании существования групп риска – детей и беременных женщин.

Из всех видов антропогенного загрязнения окружающей среды – химического, биологического, бактериального, электромагнитного, инфразвукового, вибрационного, шумового, теплового, загрязнения синтетическими органическими веществами и т. д. – радиоактивное загрязнение остаётся самым загадочным и сложным для восприятия и понимания населением.

Причин тому много: сложные физико-химические процессы, происходящие на уровне атома, своеобразные и многочисленные единицы измерения радиоактивности, не устоявшиеся критерии и нормы воздействия на население и природную среду, неопределённость последствий облучения организма малыми дозами и т. п. Во многом загадочность радиоактивного загрязнения, его воздействия на человека и среду обитания объясняется тем важным обстоятельством, что оно на протяжении многих десятилетий оставалось государственным секретом, причём не только в бывшем СССР, но также и в США, странах Западной Европы, других развитых государствах.

Причинами секретности было не только идеологическое, научное, технологическое, военное противостояние двух разных социальных систем, но и преобладание в обеих системах технократических и экономических целей над этическими и экологическими.

Сегодня США признали, что проводили далеко не единичные радиобиологические опыты над живыми людьми, а Россия робко приступила к социально-медицинской реабилитации населения, пострадавшего от ядерных испытаний. Но говорить о наступившем равновесии технократического и этического сознания, о приоритете здравого смысла ещё не приходится. Экономические цели значительно преобладают над экологическими, по крайней мере, на уровне правительств, парламентов, промышленников, транспортников, теплоэнергетиков, аграриев.

Необходимо отметить, что нормы воздействия радиоактивного загрязнения на население в мирное время (хорошие учебные и справочные пособия в основном переводные) появились в нашей стране малыми тиражами лишь в середине – конце 60-х годов (т. е. после запрещения самых опасных ядерных взрывов в атмосфере и водах), а секретность на информацию о радиоактивном загрязнении снята лишь в конце 1989 года.

Человечество уже давно знало, что материальный мир вообще и химическое вещество в частности состоят из атомов, но как эти атомы выглядят, было неизвестно до начала XX века.

Великий английский физик Эрнест Резерфорд однажды зимой 1911 года, войдя в свою лабораторию, где работал его талантливый ученик Г. Гейгер, своим громоподобным голосом объявил: «Теперь я знаю, как выглядит атом!» [28]. Им впервые была построена планетарная модель атома, где электроны (отрицательно заряженные частицы) являются «планетами», которые движутся вокруг ядра атома («солнца»), состоящего из протонов – положительно заряженных частиц, и нейтронов – электрически нейтральных частиц.

Конечно, планетарную модель атома необходимо воспринимать как модель, созданную одновременно сердцем учёного и его разумом. Дальнейшие открытия элементарных частиц и сложных, загадочных, непредсказуемых процессов их взаимодействия привели к более глубокому пониманию мироздания – познание атома так же неисчерпаемо, как и бесконечно познание окружающего нас мира и вселенной.

Размер ядра в 100 000 раз меньше самого атома, но плотность его настолько значительна, что масса ядра приближается к массе всего атома, на орбите которого число электронов в точности равно числу протонов в ядре. Это равенство делает атом нейтральным.

Любое атомное ядро с заданным числом протонов и нейтронов называется НУКЛОНОМ. Ядра атомов одного и того же химического элемента всегда содержат одно и то же количество протонов, а вот число нейтронов в ядрах может быть разным. В этом случае мы имеем разновидности химического элемента, называемые ИЗОТОПАМИ (например, изотопы урана-238, 235, 234 имеют по 92 протона, но соответственно 146, 143 и 142 нейтрона в ядре). Они имеют одинаковый порядковый номер, но разную атомную массу и почти не отличаются по химическим свойствам.

Если в ядре атома силы сцепления между протонами и нейтронами слабые (нестабильный химический элемент, а их большинство) и протон начинает «вылетать» из ядра, или нейтрон в ядре превращается в новый протон и т. д., то образуется новый НУКЛИД. При этом одновременно с потерей ядром протона с орбиты «срывается» электрон.

Явление самопроизвольного распада химического элемента и превращение его в изотоп или новый нуклид, сопровождаемое выделением энергии (излучением), и называется РАДИОАКТИВНОСТЬЮ. Нестабильные химические элементы, способные к самопроизвольному распаду и осуществившие его, носят название РАДИОИЗОТОПОВ и РАДИОНУКЛИДОВ.

При распаде радиоактивного вещества масса его в течение времени уменьшается по экспоненциальному закону. Время, по истечении которого масса радиоизотопа (радионуклида) уменьшается в два раза, называется ПЕРИОДОМ ПОЛУРАСПАДА. Время это для разных радиоактивных веществ измеряется долями секунд, секундами, сутками, годами, тысячами и миллиардами лет.

В гранитах, слагающих фундамент города Бийска, содержится значительное количество природного урана-238, период полураспада которого составляет 4,47 млрд лет.

В табл.2.1 представлены радиоактивные вещества, образующиеся при распаде урана-238, период их полураспада и вид излучения, сопровождающий этот распад [51].