CC BY
107
УДК 546.79:574.2 (470-67)
ОСНОВНЫЕ ИСТОЧНИКИ ОБЛУЧЕНИЯ НАСЕЛЕНИЯ РАВНИННЫХ И ВЫСОКОГОРНЫХ РАЙОНОВ ДАГЕСТАНА
© А.С. Абдулаева, Т.А. Асварова
Ключевые слова: радионуклиды; экспозиционная доза; радон; внешнее и внутреннее облучение; эффективная доза. В данной работе обсуждаются результаты изучения территориальной мощности экспозиционной дозы. По содержанию радионуклидов территория Дагестана является радиационно безопасной, и вариация мощности экспозиционной дозы по республике составляет от 4 до 40 мкР/ч, по этому параметру он является нормально радиоактивным. Приводятся результаты определения содержания радона в воде и в воздухе жилых помещений Дагестана. Полученные результаты дают основания считать, что уровни облучения населения, обусловленные содержанием изотопов радона в воздухе помещений, не могут быть значимыми. Содержание радона по меньшей мере в 90 % родниковых водах, определяющих дозовую нагрузку на население, находятся (из-за небольшого содержания урана в почвах и породах) ниже нормативной величины.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Измерение мощности экспозиционной дозы гамма-излучения осуществляли дозиметром СРП-68-01 и МКС-10Д на расстоянии 1 м от почвенно-растительного покрова на открытой местности и на расстоянии 60,5 м от внутренних стен в помещении. Радиометр СРП 68-01 градуирован в мкР/ч. Объемную активность радона в помещениях определяли радиометром РРА-01 путем сорбции радона-22 активированным углем.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Поступавшие в окружающую природную среду естественные или искусственные радионуклиды включаются в биогеохимические круговороты, особенности которых в значительной степени определяются свойствами самой среды, т. е. среды обитания человека.
Наиболее значимым показателем радиационного качества среды обитания человека является мощность экспозиционной дозы (МЭД), обусловленная суммарным содержанием вышеуказанных у-излучающих естественных радионуклидов в верхних слоях литосферы [1].
По уровню у-активности выделяются следующие группы: слаборадиоактивные (5-10 мкР/ч), нормальнорадиоактивные (11-20 мкР/ч) и высокорадиоактивные (21-100 мкР/ч и выше) [2].
Радиобиологи установили, что основным источником естественной радиации почвы и воды являются горные породы - сланцы и базальты, причем удельная радиоактивность почвы выше в том случае, если в ней содержится больше глинистых частиц или чернозема, в то же время лесные и дерново-подзолистые почвы имеют меньшую радиоактивность. Эти сведения могут представлять интерес для жителей сельской местности, поскольку радиоактивность потребляемой ими воды, растительной и животной пищи тесно связаны с почвенным покровом и водой тех мест, где выращиваются растения, и местом обитания человека [3].
Вариация МЭД по республике составляет от 4 до 40 мкР/час. Однако для территории Дагестана характерно абсолютное преобладание по площади распространения осадочных пород (песчаники, известняки, алевролиты, мергели, доломиты, пески, глины, суглинки) с варьированием у-фона от 4 до 20 мкР/час. Среднее значение радиационного фона Дагестана по у-излучению, исключая участки выходов гранитов и сланцев на дневную поверхность, можно считать равным 12-18 мкР/час, и по этому параметру он является нормальнорадиоактивным.
Доза внешнего облучения зависит от многообразных факторов, в числе которых для человека можно особо выделить зависимость дозы от места пребывания: вне или внутри помещения. Большинство людей проводит часть времени в помещениях.
Соотношение мощностей доз внутри и вне помещений зависит от двух факторов: ослабления внешнего излучения строительными конструкциями и излучения нуклидов, входящих в состав строительных сооружений. В деревянных домах, к примеру, оба эти фактора достаточно малы, и поэтому отношение поглощенных доз внутри и вне помещений меньше единицы и колеблется от 0,7 до 1,0 (коэффициент поглощения). В больших домах из кирпича, камня и бетона поле излучения зависит от этажного здания, на малых этажах доза от строительных материалов выше их экранизирующей способности, и можно ожидать, что соотношение поглощенных доз внутри и вне помещений выше единицы.
Анализ имеющихся данных и расчеты позволили оценить это отношение поглощенных для разных видов источников внешнего облучения. В частности, для внешнего облучения, создаваемого естественными радионуклидами, разница в мощностях поглощенной дозы в воздухе внутри и вне помещений составила 1,4.
Иногда при относительно высоких концентрациях радионуклидов в строительных материалах содержание радиоактивных аэрозолей в воздухе помещений бывает существенно ниже, чем в помещениях, где концентра-
1630
ции природных радионуклидов в строительных материалах существенно меньше.
Наибольшую роль в дозовой нагрузке, получаемой населением, играет радон-222, образующийся в почвах и строительных материалах в результате радиоактивного распада радия-226, члена радиоактивного семейства урана-238, самого распространенного изотопа (> 99 %) весьма рассеянного элемента. Период полураспада радона составляет 3,8 суток, и одновременно с ним в воздухе находятся продукты его распада - полоний, висмут и свинец.
Благородный газ радон через трещины и поры грунта, асфальтовых покрытий, строительных материалов поступает в приповерхностный слой атмосферы, а также в жилые и общественные помещения, где он рассеивается главным образом по механизму турбулентной диффузии.
Радоновая проблема (облучение легких) в радиоэкологии стала в последние десятилетия гиперактуаль-ной - на радон 222Яп и дочерние продукты его распада (ДЧР), по некоторым оценкам [4], может приходиться до 50-70 % дозы облучения, получаемой населением от всех природных источников радиации. Проникая через трещины и щели в фундаменте, радиоактивные газы накапливаются (они в 7,5 раза тяжелее воздуха) в помещениях и попадают в организм человека ингаляционным путем, что и предопределяет их опасность. Считается [5], что 25-30 % от общего числа больных раком легких обусловлено превышением критического уровня концентрации радона в воздухе жилых помещений.
Повышенное содержание радона в воздухе наблюдаются в домах, в которых происходит его накопление как из почвы (подвалы, первые этажи), так и из строительных материалов [6], что должно учитываться в проектировании и строительстве домов в городах и сельском хозяйстве. Человек большую часть дозы, обусловленной радоном, получает вместе с вдыхаемым воздухом, особенно в закрытых непроветриваемых помещениях. Особо сильное действие радон оказывает на людей, находящихся в подвальных помещениях, и на жителей первых этажей жилых зданий.
Средняя объемная активность радона в исследованных помещениях (одноэтажные дома из глины или нежженого кирпича и полуподвальные помещения без принудительной вентиляции и специальной защиты от проникновения радона из почвы и имея существенные различия геологического строения территорий) г. Махачкала составила 5 ± 2 Бк/м3, с. Ахты - 7,5 ± 2 Бк/м3, что в 20-30 раз ниже нормативной величины. Следовательно, по радоновой опасности исследованные территории должны быть отнесены к первой, самой безопасной категории. Одной из причин такой низкой радо-ноопасности, возможно, является расположение населенных пунктов Дагестана в зоне постоянного воздействия восходящих воздушных потоков, которые снижают накопление радона в приземном слое атмосферы.
Необходимо отметить, что в зонах с умеренным климатом концентрация радона в закрытых помещениях в 8 раз выше, чем в наружном воздухе.
Еще одним источником поступления радона в жилом помещении является природный, или сжиженный газ, который используется для обогрева и приготовления пищи, заметно возрастает, если кухонные плиты, отопительные и нагревательные устройства, в которых сжигают газ, не снабжены вытяжкой. Использование
Таблица 1
Г одовая доза внутреннего облучения при употреблении родниковой воды
Радио- нуклид Ахтынский район Гунибский район
С, Бк/л Е Евода, мЗв/год С, Бк/л Е Евода? мЗв/год
Уран-238 0,4582 0,0138 0,1505 0,0045
Торий-232 < 0,0008 0,0010 < 0,0004 0,0005
природного газа в газовых плитах также может явиться источником повышенной концентрации радона в помещениях, однако измерения показали, что даже при отсутствии вытяжной вентиляции дополнительная концентрация радона не превышает 0,3 Бк/м3 [3].
Поэтому большое внимание на содержание радона в воздухе помещений оказывает скорость воздухообмена между внешней средой и помещением. При эффективной вентиляции концентрация эманаций и продуктов их распада в воздухе помещений приближается к их концентрации на открытом воздухе [7].
Помимо внешнего (через кожу) облучения частицами различной ионизирующей способности человек подвергается внутреннему облучению за счет попадания радиоактивного вещества (2321Ъ , 228Ра) внутрь организма с пищей и водой (пероральный путь), с вдыхаемым воздухом (ингаляционный путь) и через открытую рану (непосредственно в кровь). Очевидно, что и при определении Евн населения Дагестана необходимо учитывать пищевые привычки людей, проживающих в разных географических зонах. Это четко следует, например, из сравнения внутреннего облучения ураном и торием при употреблении родниковой воды жителями двух районов (табл. 1).
Детальные исследования по передаче радионуклидов жителям Дагестана по трофическим цепям в силу необходимости огромных финансовых затрат нами не проводились. Более или менее подробно была изучена радиоактивность картофеля, выращенного в Акушин-ском районе. Выяснилось, что его суммарная альфа-активность меньше 1,4 Бк/кг, суммарная бета-активность равна примерно 110 Бк/кг, а суммарное содержание 2321Ъ, 226Яа не превышает 3 Бк/кг. Это дает основание предположить, что радиоактивность и других пищевых продуктов, выращенных в Дагестане, не превысят первых единиц Бк/кг.
При одних и тех же концентрациях радионуклидов внутреннее облучение во много раз опаснее, нежели внешнее облучение. Это, прежде всего, обусловлено тем, что при внутреннем облучении резко увеличивается время облучения тканей организма, поскольку это время определяется временем пребывания источника радиации в организме. Например, наиболее опасные радионуклиды, такие как радий-226 и плутоний-239, из организма практически не выводятся, и облучение длится всю жизнь. Доза внутреннего облучения резко возрастает из-за контактного облучения, при этом радионуклиды распределяются по тканям организма не равномерно, а избирательно, концентрируются в отдельных органах, еще более усиливая их локальное облучение [3].
2321Ъ ,228Ра поступают в организм человека также в основном с пищей растительного и животного происхождения. Другие естественные радионуклиды посту-
1631
Таблица 2
Основные источники облучения населения Дагестана и обусловленные ими эффективные дозы
Источники излучения; вид облучения Равнинная зона, h = -27-400 м Высокогорная зона, h = 700-3000 м
Доза, мЗв/год Вклад, % Доза, мЗв/год Вклад, %
Космическое излучение; внешнее, природное 0,34 10,1 1,54 32,7
Гамма-фон вне и внутри помещений, обусловленный естественными радионуклидами 0,96 28,6 1,46 31,0
Радон в воздухе; внутреннее, природное 0,40 11,9 0,40 8,5
Продукты питания и вода; внутреннее, природное 0,20 5,9 0,20 4,2
Пыль в воздухе; внутреннее, природное 0,01 0,3 0,01 0,2
Всего 1,91 56,8 3,61 76,4
пают в организм человека в очень небольших количествах, вследствие чего интереса не представляют.
Перечисленные естественные радионуклиды могут попасть в продукты питания в результате применения фосфорсодержащих минеральных удобрений за счет высокого уровня их содержания в фосфатных породах -исходном материале для их получения.
В среднем порядка 60-70 % эффективной дозы облучения, которую человек получает от естественных источников радиации, поступает в организм с пищей, водой и воздухом. В частности, человек получает около 180 мкЗв в год за счет радиоактивного калия-40, который играет существенную роль в процессе его жизнедеятельности. Причем калий-40 содержится почти во всех пищевых продуктах. Значительно большую дозу внутреннего облучения человек получает от нуклидов радиоактивного рядя урана-238 и в меньшей - от радионуклидов ряда тория-232 [3] (табл. 2).
Поступление радионуклидов с водой, как правило, невелико по сравнению с их поступлением с пищей. Однако в ряде районов, где в качестве питьевой воды используется питьевая вода артезианских скважин с повышенным содержанием и, Яа и К, вклад в общее поступление радионуклидов в организм человека от поступления с питьевой водой может оказаться существенным. Так, отмечаются случаи, когда концентрация 238И в водопроводной воде составляет 3-30 Бк/л, что может приводить к его поступлению в организм в количествах 6-60 Бк/сут., а это три порядка выше средней величины [8].
Годовая эффективная доза облучения человека, проживающего в конкретной зоне наблюдения, природными источниками ионизирующего излучения равна- Епр _ Ек + Еу + Евн + ЕЯп где Ек Е„ Евн и ЕЯп - эффективная эквивалентная доза космического, гамма,
внутреннего и радонового облучения.
Но при приложении этого уравнения к Дагестану встает весьма непростой вопрос: как учитывать специфические особенности республики (высотная поясность, многообразие геологических структур, почвенного покрова, питьевых вод и пищи) в формировании естественного радиационного фона? Кроме того, эффективная доза облучения человека зависит от времени суток, сезона года, склоновой экспозиции, ремесла человека, возраста, характера питания и т. д. Так, при оценке дозы облучения населения мира природными ЕРН принимается [9], что средний житель 80 % времени пребывает в помещении и 20 % на открытом воздухе. Благоприятные климатические условия, расположение населенных пунктов преимущественно на южных склонах, превалирование сельскохозяйственной деятельности предопределяют пребывание жителя Дагестана на открытом воздухе значительно большее время. Все это вносит некоторую неопределенность в рассчитанные величины эффективной эквивалентной дозы облучения населения. Впрочем, все оценки радиационного облучения населения, в т. ч. и выполненные Научным комитетом ООН по действию атомной радиации (НКДАР) [9], носят ориентировочный характер.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Сопоставление дозы облучения населения Дагестана с дозами облучения населения других регионов России позволяет охарактеризовать радиационную обстановку в республике как удовлетворительную. Однако при таких уровнях облучения относительная степень радиационной безопасности населения республики, обусловленная природными источниками излучения, относится к категории «повышенное облучение» (годовая доза от 2 до 5 мЗв/год).
Таким образом, радиационную обстановку в Дагестане можно оценить как благополучную. На территории республики в местах массового проживания населения нет участков с аномально высоким уровнем ЕРН или техногенного радиоактивного загрязнения. Лишь участки выхода черных сланцев, а также сланцевая пыль могут представить некоторую потенциальную опасность для здоровья людей. Что же касается стратегии уменьшения дозовой нагрузки населения Дагестана, то она должна быть иной, чем для России и индивидуальной для каждой зоны Дагестана.
ЛИТЕРАТУРА
1. Бутаев А.М., Абдулаева А.С. Территориальная мощность экспозиционной дозы Дагестана // Вестник ДНЦ. 2005. № 22. С 62-68.
2. Титаева Н.А. Ядерная геохимия. М.: Изд-во МГУ, 1992.
3. Усманов С.М. Радиация: справочные материалы. М.: Гуманит. Изд. центр ВЛАДОС, 2001. 176 с.
4. Аверкина Н.Н. Проблема канцерогенного влияния радона на организм человека // Медицина труда и промышленная экология. М., 1996. № 9. С. 32-36.
5. Khan H.A. Radon: a friend or a foe? // Nucl, Tracks Radial. Meas. 1995. V. 19. № 1-4.
6. Сапожников Ю.А., Алиев ВР.А., Калмыков С.Н. Радиоактивность окружающей среды: теория и практика. М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2006. 286 с.
7. Бутаев А.М., Абдулаева А.С., Гуруев М.А. Естественные радионуклиды в породах и почвах Дагестана и содержание радона в воздухе жилых помещений // Вестник ДНЦ. 2006 № 23. С.59-65.
8. Сахаров В.К. Радиоэкология: учебное пособие. СПб.: Издательство Лань, 2006. 320 с.
9. Источники и эффекты ионизирующего излучения: отчет Научного комитета ООН по действию атомной радиации 2000 года Гене-
1632
ральной Ассамблеи ООН с научными приложениями. Т.1:Источники (часть 1) / пер. с англ. под ред. Л.А. Ильина и С.П. Ярмоненко. М.: РАДЭКОН, 2002. 308 с.
Поступила в редакцию 24 июля 2014 г.
Abdullayeva A.S., Asvarova T.A. MAIN SOURCES OF POPULATION’S EXPOSURE OF PLAIN AND MOUNTAINOUS AREAS OF DAGESTAN
This paper discusses the results of a study of territorial exposure dose. According to the content of radionuclides in Dages-
tan is safe and radiation exposure dose variation in the republic is from 4 to 40 mR / h, so it is a parameter normally radioactive.
The results of determining the content of radon in water and indoor air Dagestan are given. The obtained results give reason to believe that the levels of exposure of the population due to the content of isotopes of radon in indoor air may not be significant. Radon content, of at least 90 % of source waters, defining radiation dose on population, are (due to the small content of uranium in soils and rocks) below the normative value.
Key words: radionuclides; exposure dose; radon; external and internal exposure; effective dose.
Абдулаева Айшат Саидмагомедовна, Прикаспийский институт биологических ресурсов Дагестанского научного центра РАН, г. Махачкала, Республика Дагестан, Российская Федерация, научный сотрудник, e-mail: aischat55@mail.ru
Abdulayeva Aishat Saidmagomedovna, Caspian Institute of Biological Resources of Dagestan Scientific Center RAS, Makhachkala, Republic of Dagestan, Russian Federation, Scientific Worker, e-mail: aischat55@mail.ru
Асварова Татьяна Азимовна, Прикаспийский институт биологических ресурсов Дагестанского научного центра РАН, г. Махачкала, Республика Дагестан, Российская Федерация, кандидат биологических наук, научный сотрудник, e-mail: tatacvar@mail.ru
Asvarova Tatyana Azimovna, Caspian Institute of Biological Resources of Dagestan Scientific Center RAS, Makhachkala, Republic of Dagestan, Russian Federation, Candidate of Biology, Scientific Worker, e-mail: tatacvar@mail.ru
1633
