• естественный радиационный фон;
• техногенный фон от естественных радионуклидов;
• медицинское облучение за счет рентгено- и радиоизотопной диагностики;
• глобальные выпадения продуктов испытательных ядерных взрывов

К этим источникам следует добавить и облучение, обусловленное работой предприятий атомной энергетики и промышленности и радиоактивным загрязнением окружающей среды в результате радиационных аварий и инцидентов, хотя эти источники носят ограниченный локальный характер.

Естественный радиационный фон формируется космическим излучением и естественными радионуклидами, находящимися в горных породах, почве, продуктах питания и организме человека.

Космическое излучение состоит из первичного потока высокоэнергетических частиц, зарождающихся в глубинах космоса и во время солнечных вспышек. Взаимодействуя с атмосферой, первичное излучение порождает вторичное и, кроме того, создает так называемые космогенные радионуклиды — тритий, ⁷Be , ¹⁴C и др. Мощность дозы космического излучения на открытой местности на уровне моря составляет примерно 40 нЗв/ч, что соответствует годовой эффективной дозе 350 мкЗв. С увеличением высоты мощность дозы возрастает на 0,6 нЗв/ч на каждые 100 м. Здания, в которых человек проводит часть времени, в определенной степени экранируют космическое излучение. Средний коэффициент снижения мощности дозы, учитывая стандартный режим поведения человека, принят равным 0,8. Основная часть населения России проживает на равнинных территориях, и средняя годовая эффективная доза внешнего облучения за счет космического излучения оценивается в 300 мкЗв.

Внешнему облучению человек подвергается также и за счет естественных радионуклидов земного происхождения, т.е. радионуклидов рядов урана и тория и ⁴⁰К, находящихся в горных породах и почве. В породах вулканического происхождения концентрация активности обычно выше, чем в осадочных породах, однако активность некоторых осадочных пород, например, сланцев и фосфоритов, бывает достаточно высокой. В районах без выраженных геологических аномалий мощность дозы на открытой местности колеблется в диапазоне 40—60 нЗв/ч. В некоторых районах Земного шара (в Бразилии, Франции, Индии и др.) мощность дозы на 1—2 порядка выше средней величины. В пределах России нет выраженных природных аномалий естественного радиационного фона. Мощность дозы на открытой местности составляет в среднем 50 нЗв/ч, что обусловливает с учетом режима поведения человека среднюю годовую эффективную дозу в 350 мкЗв, причем 40% за счет радионуклидов ториевого ряда и примерно по 30% — ряда урана и ⁴⁰К.

Внутреннее облучение человека естественными радионуклидами происходит в результате накопления их в организме при поступлении с воздухом, питьевой водой и пищевыми продуктами. Среди них космогенные радионуклиды — ⁷Be, ¹⁴C, ²²Na и земного происхождения — ⁴⁰К, ⁸⁷Rb и рядов урана и тория. Наибольший вклад в дозу внутреннего облучения дает ⁴⁰К, который практически равномерно распределен в организме. Средняя годовая эффективная доза облучения жителей России, обусловленная этим радионуклидом, составляет 200 мкЗв. Облучение за счет радионуклидов рядов урана и тория (в первую очередь ²¹⁰Рв и ²¹⁰Ро) составляет 160 мкЗв/год. Прочие радионуклиды в сумме обусловливают дозу до 20 мкЗв/год. Следовательно, суммарная годовая эффективная доза внутреннего облучения равна 380 мкЗв.

Таким образом структура среднегодовой эффективной дозы облучения излучения населения России естественными источниками ионизирующего излучения следующая:

Внешнее облучение

• Космическое излучение: 300 мкЗв/год;
• Земные радионуклиды: 350 мкЗв/год;

Внутреннее облучение

• ⁴⁰К: 200 мкЗв/год;
• ряды урана и тория: 160 мкЗв/год;
• остальные: 20 мкЗв/год;

Под техногенным облучением обычно понимается облучение, обусловленное естественными радионуклидами, которые концентрируются в продуктах человеческой деятельности, например, строительных материалах, минеральных удобрениях, выбросах тепловых электростанций и др., т.е. техногенно измененный естественный фон.

Строительные материалы. Основной вклад в дозу техногенного облучения дают строительные материалы, особенно содержащие повышенные концентрации калия, радия, тория — это пемза, некоторые марки бетона, литоидный туф, гранит, отходы переработки урана. Доза в помещениях формируется в результате внешнего излучения и, главным образом, за счет поступления радона и торона в организм через органы дыхания.

Мощность дозы внешнего излучения в помещениях складывается из собственного излучения и частично экранированного излучения внешних источников. Чем толще и капитальнее ограждающие конструкции зданий, тем сильнее они экранируют внешнее гамма-излучение, но одновременно тем больший вклад в мощность дозы внутри помещений они дают за счет естественных радионуклидов, содержащихся в стройматериалах. Поэтому, если в строительстве использованы материалы без повышенного содержания естественных радионуклидов, то независимо от вида материалов суммарная мощность дозы в помещениях примерно равна мощности дозы вне помещений. Средняя годовая эффективная доза внешнего облучения в помещениях только за счет излучения стройматериалов оценивается в 90 мкЗв.

Что касается внутреннего облучения за счет радона и торона, то в результате их эманирования из стройматериалов и подстилающих пород в помещениях могут накапливаться концентрации, во много раз превышающие концентрации на открытой местности. В среднем в нормальных условиях это превышение 10—15-кратное, однако, известны случаи превышения и в тясячи раз (Финляндия, Швеция). Концентрации радона и торона в помещениях зависят от вида строительных материалов, в которых содержание ²²⁶Ra и тория варьирует в широких пределах: от 1 Бк/кг в древесине до 2000 Бк/кг в кальций-силикатных блоках и 4500 Бк/кг в строительных материалах из отходов урановых обогатительных фабрик. Кроме того, существенное значение имеет характер подстилающих пород, особенно в накоплении радона и торона в подвальных и первых этажах зданий. Еще один, как правило, менее значимый источник поступления этих радионуклидов в воздух помещений — это вода и природный газ. В воде поверхностных источников водоснабжения и газе их концентрации низки и практически не влияют на уровни облучения. Исключение может составить вода из артезианских скважин, в которой в зависимости от геологической структуры водоносных пород концентрация радона может быть достаточно высокой. Но как популяционный фактор и этот источник не является существенным.

В основном доза формируется за счет ²²²Rn (радон) — до 90% и на 10% за счет ²²⁰Rn (торон). В России годовые эффективные дозы за счет радона и торона колеблются в пределах 0,8—20 мЗв, составляя в среднем 1,7 мЗв.

Медицинские источники ионизирующего излучения являются одним из наиболее значимых факторов облучения человека. Это связано, прежде всего, с тем, что диагностические и профилактические рентгенологичекие процедуры носят массовый характер. Кроме того, уровни облучения зависят от структуры процедур и качества аппаратуры. По сравнению с промышленно развитыми странами в России в настоящее время наблюдается недостаточное количество рентгеновских аппаратов вообще и современных, в особенности. К тому же продолжается выпуск и ввоз в страну устаревших моделей аппаратов, приводящих к высоким уровням облучения пациентов. Из-за нехватки рентгеновской пленки неоправданно высок процент рентгеноскопических процедур, в процессе которых за 1 мин. пациент может получить дозу, превышающую годовой предел дозы для профессионалов. В среднем на каждого жителя России в год приходится 1,3 условной рентгенологической процедуры в год, структура которой следующая: рентгеноскопия — 4,5%, рентгенография — 56,4%, флюорография — 36,6%, прочие — 2,5%.

Формально средняя индивидуальная доза облучения составляет 1,2 мЗв/год. Однако если учесть переоблучение пациентов за счет реального несоблюдения в полной мере правил процедур и необходимых мер по защите пациента, а также использования устаревших аппаратов, то фактическая доза достигает 1,5 мЗв/год. Около половины — 42% дозы обусловлено рентгеноскопией, 20% — рентгенографией, 27% — флюорографией и 11% — прочими процедурами. Диапазон средних региональных доз достаточно широк — от 0,4 мЗв/год в Калмыкии до 3,1 мЗв/год в Вологодской обл. Снижение уровней медицинского облучения до показателей развитых стран — 0,5 мЗв/год — может быть достигнуто за счет использования современной аппаратуры и максимального снижения доли рентгеноскопических процедур. Помимо прямой пользы такое снижение способно с успехом компенсировать дополнительное облучение населения страны за счет различного рода радиационных аварий и инцидентов. Еще один источник медицинского облучения — радиоизотопная диагностика — не дает заметного вклада в суммарную дозу, поскольку частота таких процедур чрезвычайно низка и продолжает снижаться. За период с 1990 по 1997 гг. снижение составило примерно 20%.

Проблема последствий атмосферных выпадений радиоактивных продуктов ядерных взрывов возникла в 50-х годах с началом воздушных испытаний ядерного оружия, в результате которых радиоактивные продукты взрывов инжектировались в стратосферу. Последующее их выпадение на поверхность земли привело к повсеместному радиоактивному загрязнению биосферы и облучению населения Земного шара. Всего в различных районах было проведено 520 воздушных ядерных взрывов, что привело к поступлению в атмосферу 2520 ЭБк радиоактивных продуктов, из которых 244 ЭБк составляли долгоживущие (с периодом полураспада более 1 г.) радионуклиды. Наиболее радиобиологически значимыми среди них являлись ⁹⁰Sr и ¹³⁷Cs, поступление которых в атмосферу оценивается в 0,6 ЭБк и 0,96 ЭБк, соответственно.

Выпадающие из атмосферы радионуклиды накапливались в почве, включались в биологические и пищевые цепочки, поступали в организм человека и формировали дозы внешнего и внутреннего облучения.

Внешнее облучение организма человека обусловлено рядом радионуклидов, содержащихся в глобальных выпадениях, из которых наиболее важными являются ¹³⁷Cs — 51% от полной ожидаемой дозы, ⁹⁵Zr + ⁹⁵Nb — 21%, ⁵⁴Mn — 9%, 103,¹⁰⁶Ru — 9%, ¹⁴⁴Ce + ¹⁴⁴Pr — около 3% и др., менее значимые. Короткоживущие радионуклиды дали значительный вклад в мощность дозы излучения лишь в первые 2—3 года после прекращения ядерных испытаний, т.е. в период наиболее интенсивных выпадений. В последующие годы определяющим уровни внешнего облучения стал ¹³⁷Cs.

Внутреннее облучение организма человека в основном обусловлено ⁹⁰Sr и ¹³⁷Cs. Средние эффективные дозы облучения населения России представлены в таблице 1.

Остальные источники техногенного облучения — тепловые электростанции, АЭС, минеральные удобрении, потребительские товары и др. в сумме формируют дозу облучения населения в несколько мкЗв в год.

Суммарная эффективная доза облучения населения России имеет следующую структуру: