Глава 4. Основы радиационной экологии

На приготовление пищи и отопление жилых домов расходуется меньше угля, но зато больше зольной пыли летит в воздух в пересчете на единицу топлива. Таким образом, из печек и каминов всего мира вылетает в атмосферу зольной пыли, возможно, не меньше, чем из труб электростанций. Кроме того, в отличие от большинства электростанций жилые дома имеют относительно невысокие трубы и расположены обычно в центре населенных пунктов, поэтому гораздо большая часть загрязнений попадают непосредственно на людей. До последнего времени на это обстоятельство почти не обращали внимания, но по весьма предварительной оценке из-за сжигания угля в домашних условиях для приготовления пищи и обогревания жилищ во всем мире ожидаемая коллективная эффективная доза облучения населения Земли возросла на 100 000 Зв/человек.

Не много известно также о вкладе в облучение населения от зольной пыли, собираемой очистными устройствами. В некоторых странах более 1/₃ ее используется в хозяйстве, в основном в качестве добавки к цементам и бетонам. Иногда бетон на ⁴/₅ состоит из зольной пыли. Она используется также при строительстве дорог и для улучшения структуры почв в сельском хозяйстве. Все эти применения могут привести к увеличению радиационного облучения, но сведений по этим вопросам крайне мало.

Еще один источник облучения населения – это термальные водоемы. Некоторые страны эксплуатируют подземные резервуары пара и горячей воды для производства электроэнергии и отопления домов. Один такой источник вращает турбины электростанции в Лардерелло в Италии с начала нашего века. Измерения эмиссии радона на этой и еще на двух, значительно более мелких, электростанциях в Италии показали, что на каждый гигаватт-год вырабатываемой ими электроэнергии приходится коллективная эффективная доза 6 Зв/человек, т.е. в 3 раза больше аналогичной дозы облучения от электростанций, работающих на угле. Однако, поскольку в настоящее время суммарная мощность энергетических установок, работающих на геотермальных источниках, составляет всего 0,1 % мировой мощности, геотермальная энергетика вносит ничтожный вклад в радиационное облучение населения. Но этот вклад может стать весьма весомым, поскольку запасы этого вида энергетических ресурсов очень велики.

Во многих странах мира ведется и добыча фосфатов, которые используются, главным образом, для производства удобрений. Большинство разрабатываемых в настоящее время фосфатных месторождений содержат уран, присутствующий там в довольно высокой концентрации. В процессе добычи и переработки руды выделяется радон, да и сами удобрения радиоактивны, и содержащиеся в них радиоактивные изотопы проникают из почвы в пищевые культуры. Радиоактивное загрязнение в этом случае бывает обычно незначительным, но возрастает, если удобрения вносят в землю в жидком виде или если содержащие фосфаты вещества скармливают скоту. Такие вещества широко используются в качестве кормовых добавок, что может привести к значительному повышению содержания радиоактивности в молоке. Все эти аспекты применения фосфатов дают за год коллективную эффективную дозу, равную примерно 6000 Зв/человек.

Кроме того, фосфаты используют и для производства строительных материалов. В результате, коллективная эффективная доза из-за использования в строительстве фосфогипса, полученного только в 1997 г., составила около 300 000 Зв/человек.

Напомним, что средние годовые эффективные дозы облучения населения Земли составляют немногим более 2,4 мЗв. За счет освобождаемых при получении электроэнергии и производстве удобрений природных радионуклидов происходит обогащение биосферы радиоактивными веществами и дополнительное облучение человека в дозах, которые, если их отнести к общей численности населения Земли, составят 0,001 мкЗв/год на 1 человека, что не превышает 1 % естественного облучения от инкорпорированных природных радионуклидов. Уровни дополнительного облучения населения крупных промышленных центров, вблизи электроцентралей и заводов по переработке руд могут быть существенно выше, но все же соизмеримы с природным радиационным фоном. Но гораздо более высокими могут быть дозы облучения, получаемые человеком от искусственных ИИИ. Именно об этих источниках и пойдет речь далее.

4.2.3. Искусственные источники ионизирующих излучений

За последние десятилетия человек создал несколько сотен искусственных радионуклидов и научился использовать энергию атома в самых разных целях: в медицине и для создания ядерного оружия, производства электроэнергии и обнаружения пожаров, изготовления светящихся циферблатов часов, приборов ночного видения и поиска полезных ископаемых. К сожалению, все это приводит к увеличению дозы облучения как отдельных людей, так и населения Земли в целом.

Индивидуальные дозы, получаемые разными людьми от искусственных ИИИ, сильно различаются. В большинстве случаев эти дозы весьма невелики, но иногда облучение за счет техногенных ИИИ оказывается во много сильнее, чем за счет естественной радиации.

Как правило, для искусственных источников радиации вариабельность получаемых людьми доз выражена гораздо больше, чем для естественных. Кроме того, порождаемое ими излучение обычно легче контролировать, хотя облучение, связанное с радиоактивными осадками от ядерных взрывов, почти так же невозможно контролировать, как и облучение, обусловленное космическими лучами или земными источниками.

Источники ионизирующих излучений, использующиеся в медицине

Основной вклад в дозу, получаемую человеком от техногенных источников радиации, в настоящее время вносят медицинские процедуры и методы лечения, связанные с применением ионизирующих излучений. Коллективная эквивалентная доза в год для всего населения Земли оценивается в этом случае величиной 1,6 млн Зв/человек, или около ¹/₅ дозы от естественного фона. Подробные сведения представлены в гл. 9 (ч. III) учебного пособия.

Ядерные взрывы

Значительно меньше по сравнению с влиянием естественного фона и доза, получаемая от радиоактивных выпадений в результате испытаний ядерного оружия. Максимум этих испытаний пришелся на период с 1954 по 1958 г., когда взрывы проводили США, СССР и Великобритания. Еще более мощные испытания, в которых участвовали и другие страны (но наиболее сильно США и СССР), проводили в 1961–1962 гг. Всего за период с 1945 по 1998 г. было проведено 2056 ядерных взрывов (табл. 15).

Таблица 15. Общее количество ядерных взрывов на территории земного шара

В частности, на территории США было проведено 1030 ядерных взрывов, в том числе в Неваде – 935, Нью-Мексико – 3, Миссисипи – 2, Колорадо – 2 и на Аляске – 3. В России ядерные взрывы прогремели 214 раз (в том числе на Новой Земле – 132), Казахстане – 496, Украине – 2, Узбекистане – 2 и Туркменистане – 1 раз. На полигоне Лобнор в провинции Синьцзян Китай произвел 45 ядерных взрывов, Индия на площадке Покхаране – 6, а Пакистан в горном районе Чагаи в провинции Белуджистан – 5 взрывов, в последние годы 3 ядерных взрыва осуществила Северная Корея. Кроме того, ядерные взрывы проводились на атоллах Муруроа (175) и Эниветок (43), на островах Рождества (30), Бикини (23), Джонстон (12), Фангатофа (12) и Молден (3). Ядерные испытания проводились на территории Алжира (17) и Австралии (12), а также в Тихом океане (4) и Южной Атлантике (3).

Высокодисперсные фракции продуктов ядерных взрывов поднимаются в верхние слои атмосферы и годами и даже десятилетиями циркулируют там, распространяясь вначале над своим полушарием, а затем и над всей территорией земного шара, и лишь постепенно выпадают на поверхность Земли. В течение 10 лет, когда испытания проводились наиболее интенсивно, население Земли получило за счет глобальных выпадений дополнительно 2 мЗв (1 годовая доза от естественного фона).

Атомная энергетика

Другим техногенным источником радиационного фона является атомная энергетика, которая включает добычу и обогащение урановой руды, производство ядерного топлива, эксплуатацию ядерных энергетических установок, регенерацию отработанного ядерного топлива, захоронение и хранение радиоактивных отходов. И на всех этих стадиях в окружающую среду поступают радионуклиды. Однако в целом ядерная энергетика в условиях нормальной эксплуатации оказывает на человека весьма слабое радиационное воздействие, приблизительно 0,05 % от дозы, создаваемой естественным фоном.

Следует подчеркнуть, что если сравнить систематические выбросы радиоактивных продуктов атомными и тепловыми электростанциями на мегаватт выработанной электроэнергии, то доза облучения населения в результате этих выбросов оказывается во втором случае всего в 3 раза ниже. Экологические последствия выбросов сажи, смол, СО, СО₂, окислов серы, азота, других токсических веществ, содержащихся в продуктах, поступающих в атмосферу при работе тепловых электростанций и практически не образующихся при работе атомных, несравненно тяжелее. В расчете на единицу выработанной электроэнергии ущерб здоровью только от канцерогенных (наиболее значимых при воздействии малых доз радиации) эффектов в результате эксплуатации АЭС оказывается по самым жестким оценкам в 100 раз меньше, чем при работе электростанций на угле.

Профессиональное облучение

Самые большие дозы облучения от всех техногенных источников радиации получают люди, работающие на объектах атомной энергетики. Профессиональные дозы почти повсеместно являются самыми большими из всех видов доз.