В этой небольшой статейке мы попытаемся разобрать ряд популярных заблуждений связанных с природной радиоактивностью. Как мы знаем, по происхождению, источники ионизирующего излучения обычно делят на 2 типа: техногенные, то есть "искусственные", созданные непосредственно человеком (медицинские, промышленные, военные и т.д.) и естественные – природные радионуклиды, изначально присутствовавшие на нашей планете во все времена. К ним, помимо космического излучения, относятся различные изотопы содержащиеся в горных породах (К-40, U-238, Ra-226, Th-232 и др). Именно природные источники вносят основной вклад в облучение человека. На их долю приходится свыше 80% всей суммарной годовой дозы.
Страх перед ужасной радиацией возникает у обывателя от банального недопонимания темы. Значительную роль здесь играет некое когнитивное искажение, при котором индивид плохо разбирающийся в предмете, начинает отождествлять любое проявление ионизирующего излучения с действительно опасным источниками радиации, которые в реальной-то жизни и отыскать практически невозможно. Отсутствие должного образования, художественные гиперболизации и сложность сабжа – всё это и привело к возникновению в обществе массовой истерии под названием «радиофобия».
В этом посте я сделаю акцент конкретно на природных источниках излучения, дабы читатель наконец перестал верить в глупые байки о лучевых болезнях, подхваченных от прогулок в незнакомых местах без дозиметра в кармане.
Нормы, безопасность и биологическое влияние
В школе на уроках физики все мы вскользь касаемся темы радиоактивности. Полученные знания позволяют нам понять азы и механизмы сего фундаментального явления, однако биологическое влияние излучения рассматривается лишь в профильных образовательных учреждениях. Увы, чаще всего данный пробел в понимании позже заполняется мусорной информацией из СМИ.
Итак, что нам необходимо знать о вреде радиации? Современная наука в настоящее время придерживается линейной беспороговой модели. Проще говоря - не существует безопасного "порога облучения", при достижении которого начинаются стохастические эффекты, а значит любое воздействие радиации на организм влечёт исключительно негативные последствия, преимущественно канцерогенного характера. Но что мы знаем о стохастических эффектах? Каков реальный шанс "заработать онколожку" только лишь от природных источников излучения? Как вычислить предрасположенность организма к канцерогенным процессам? Через какое время после небольших доз облучения увеличивается РЕАЛЬНЫЙ риск развития опухолей? Ну и самое главное – как на практике определить, что явилось активатором новообразований? Точно ли вина лежит на "невидимых лучах смерти", или же роковой механизм был запущен иными вредоносными факторами?
Именно неопределенность заставляет людей бояться данного явления. Выходит, если вышеупомянутая модель действительно работает, мы все обречены жить в страхе перед внезапной неизлечимой болезнью?
Конечно это не так. В среднем за год от природных источников человек получает дозу в 1–3 мЗв. Цифра получена с учётом постоянного воздействия гамма-излучения на открытой местности, мощность дозы которой составляет 0,08–0,15 мкЗв/ч, что является нормой для большинства регионов РФ. Потенциально опасным же считается поглощение за год дозы в 150-200 мЗв, то есть в 70 (!) выше естественной среднегодовой. Для того, чтобы набрать такую "конскую дозу" придется где-то искать мощную радиационную аномалию мощностью в 20 мкЗв/ч и провести там целых 365 дней... Сложная задачка, не правда ли? Для возникновения же острых, детерминированных эффектов вроде лучевой болезни, и вовсе придется схватить свыше 0,8 Зв.
Увы, и меньшие дозовые нагрузки способны провоцировать различные неприятности. Тут мы все абсолютно бессильны перед природой. Каждую секунду через наше тело пролетает бесчисленное количество различных частиц, некоторые из них вызывают ионизационные процессы, а для запуска тех самых неприятных последствий, способных убить организм, достаточно взаимодействия с клеткой лишь одной частицы... Вот такой вот эффект полного рандома. И лишь Б-г знает, повезёт нам сегодня или нет. К счастью такая вероятность крайне низка. И эта вероятность повышается приблизительно на 5% при каждом "лишнем" зиверте принятой дозы.
Эффект "рандома" и непредсказуемость последствий заставляет людей опасаться даже самых слабых источников излучения. К сожалению мы пока не в силах полноценно влиять на все биохимические процессы в организме, ровным счётом, как и спрятаться от постоянного воздействия природных источников радиации. Так зачем же панически бояться факторов, влияние которых на здоровье не превышает и 0,01%?
Жёлтые камни-убийцы
С данной темой я знаком ещё со школы. Оно и понятно, "повезло" родиться в 2-х километрах от крупнейшего заброшенного уранового рудника в России. Волей-неволей сабж постоянно крутился на слуху у горожан, к тому же дед работал на стратегическом предприятии. Таким образом обладание базовыми знаниями об ионизирующих излучениях было просто необходимым.
Однажды в 10-м классе к нам школу пришёл новый преподаватель ОБЖ. Вполне адекватный и здравомыслящий мужик. И вот на одном из уроков, при обсуждении оружия массового поражения, учитель решил поведать житейские истории, связанные с опасным излучением. Суть такова: его хороший знакомый, гуляя по нашим горам, богатым на урановую минерализацию, по незнанию присел на некие "жёлтые камни" и буквально за неделю умер в муках от острого лейкоза! Все ученики, естественно, в шоке – охают, ахают...
Наверно после таких баек у них точно надолго отпало желание выезжать на природу.
Я, конечно, мысленно покрутил пальцем у виска и не стал лишний раз умничать, обосновывая полную бредовость сей истории. Но, как оказалось позже, данный "сюжет" слишком часто встречался в моей жизни и после окончания учёбы. Причем, что самое интересное, в дискуссиях про опасность случайного облучения на природе, обыватели часто занимают радикально противоположные позиции. Популярные тезисы – "Не обогащенный, природный, уран полностью безвреден" либо "Мы все умрём! Аааа".
Понятное дело – оба варианта являются ошибочными. Ну как даже самая мощная урановая прожилка может за непродолжительное время экспозиции вызывать столь ужасающие изменения в организме, ведущие к скорой гибели? Ведь по такой логике, любая работа "живых организмов" на урандобывающих предприятиях была бы попросту невозможна. Я уже молчу о том, что без определенных знаний найти урановое оруденение на открытой местности это весьма непростая задача.
Рассмотрим ситуацию при которой человек действительно каким-то чудесным образом находит тот самый "жёлтый камень смерти" и проводит в непосредственном контакте с минерализацией, допустим, 3 часа. Предположим наихудшее условие – уран-238 находится в вековом равновесии с опасным радионуклидом радием-226, испускающим гамма излучение (помним: чистый уран это альфа излучатель, α-частца не способна проникнуть через одежду). Средняя мощность дозы γ-излучения от подобного объекта будет в диапазоне 1-20 мкЗв/ч на расстоянии условных 10 см. Тем самым поглощенная доза за три часа составит ~50 мкЗв. К тому же облучение будет весьма локальным. Схожую дозу, но уже на всё тело, получит каждый читатель этой статьи за 10-12 календарных дней! И почему мы все ещё живы? Странный вопрос. Не стоит говорить, что смертельного исхода в краткосрочной перспективе от столько слабого излучателя не может быть даже при употреблении килограмма подобных минералов вместе с пищей. Только, пожалуйста, не нужно бежать кушать урановую руду :)
Уран/Торий это природные радионуклиды, ответственные за незначительную радиоактивность гранитов. Гранит часто встречается в различных мемориальных объектах и даже используется в качестве отделочных предметов интерьеров жилых домов! Средняя мощность дозы гамма-излучения от подобных штук редко превышает 0,5 мкЗв/ч.
Возвратимся к тезису "можно ли пострадать от пикника на урановой жиле"? В действительности же опасность представляет гипотетическое проникновение радионуклидов внутрь организма. Уран имеет очень долгий период полураспада. Радий-226 является химическим "аналогом" полезного кальция и при поступлении в организм способен накапливаться в костных тканях. Тем самым Вы получите постоянный источник радиации на очень долгий срок. В будущем не исключено возникновение неких онкогенных процессов.
Что же касается лейкемии за три дня, думаю всем и так прекрасно понятно, что красивая история про камни-убийцы оказалась всего лишь плодом яркой фантазии радиофобов, разгоняемой среди малообразованого люда. Да и вероятность случайно наткнуться в природе на локацию с радиоактивным загрязнением естественными излучателями близка к нулю.
Смертельные пляжи и терриконы
Неслабые баталии разворачиваются в комментариях, когда речь заходит о природной радиоактивности некоторых "черных пляжей" Азовского моря и смертельно опасных "черных горах" на просторах Восточного Дoнбacса. Я специально объединил эти два кейса в один, так как радиоактивность объектов в обоих случаях обусловлена торием. Торий, как и наш любимый уран – весьма слабоактивный актиноид, присутствующий в различных горных породах.
Радиофобы, эксплуатируя тему радиации, сразу же придумали страшилку о смертельной опасности пребывания на пляжах Таганрога и Мариyпoля. Мол, стоит разок отдохнуть на таком песочке, да сразу кони двинешь. Мне потребовалось меньше 10 секунд, чтобы найти пугающие тезисы и в нашем любимом «Дзене». Вы только полюбуйтесь!
Черные пески Приазовья действительно обладают повышенной природной радиоактивностью. А виной всему минерал монацит – сложный по химическому составу фосфат, содержащий помимо "редкоземов" до 10% радиоактивного тория-232. Мощность дозы гамма-излучения на таких пляжах может достигать 1-2 мкЗв/ч на высоте 1 метра. А это, как мы уже знаем, в 12-20 раз выше привычных средних фоновых значений. Назревает логичный вопрос: «Насколько это опасно»?
Ведь согласитесь, это уже не гранит у набережной со своими "жалкими" 0,5 мкЗв/ч... Может пора бить тревогу? Но спешу Вас огорчить, здесь также нет ничего катастрофичного. Если не употреблять черную массу в пищу, то за 6 часов релаксации на монацитовом пляже наш организм в самом худшем случае может получить до 18 мкЗв, что эквивалентно перелёту с Красноярска в Сочи и обратно. Спрашивается: а почему радиофобы не пишут статьи про смертельно опасное турне сибиряков на курорты Краснодарского края? Думаю вопрос с монацитом себя полностью исчерпал.
Прежде чем мы поговорим о торие в отвалах угольных шахт, давайте разберём понятие удельной активности. Данная мера "показывает" какое количество радиоактивных распадов происходит в строго определенном количестве вещества. Измеряется, как правило, в Беккерелях на килограмм (Бк/кг). 1 Бк = 1 распад в секунду. Распад сопровождается испусканием различных частиц (α, β, γ и тд). Соответственно, чем больше частиц мы поглотим своим телом, тем хуже нам будет. Здесь немного сложнее, чем с экспозиционными и эквивалентными мощностями дозы, так как для перевода в привычные мкЗв(мкР)/ч, необходимо знать тип распада, энергию частицы, дозовый коэффициент и тд. Но общая картина ясна. Чем больше Бк, тем "злее" локальный источник излучения.
Как и в ситуации с гамма-излучением удельная активность нормируется. Есть безопасный "порог". В начале главы я специально указал, что торий с радием являются слабоактивными радионуклидами т.е. с очень низкой удельной активностью. Получить дозу превышающую допустимую годовую от данных радионуклидов практически нереально.
Терриконы – искусственные "горы" отвальной породы близ угольных шахт, также содержат небольшое количество тория. По данным из открытых источников, среднее содержание тория в каменной угле не превышает 3 грамма на 1 тонну (!) ископаемого топлива. В отвальной породе элемента будет ещё меньше. Зная удельную активность тория несложно подсчитать, что 10 кг такой породы будут иметь активность ~100 Бк. Много ли это? Как-никак 100 распадов в секунду. Для примера в слабопроветриваемых подвальных помещениях жилых домов концентрация радиоактивного газа радона может достигать 500-800 Бк на кубометр. Причем в случае с радоном, уничтожителем лёгких будет выступать смертоносный полоний-214 с энергией частицы в 7830 кэВ (!), в то время как на азовских пляжах за гамма излучение отвечает довольно "добрый" свинец-212 с энергией частицы всего в каких-то 238 кэВ.
Если же пару минут прокачать такой "подвальный" воздух пылесосом через фильтр, дозиметр может показать мощность дозы выше, чем на любой пляже Приазовья! Однако паника у людей почему-то возникает от безобидных угольных шахт.
К слову, лично я не смог найти никаких особых превышений блуждая с дозиметром по "черным горам" Дoнбасcа. Так что выдыхаем, господа... И больше не дышим! Ибо дальше речь пойдет про реально опасный природный радионуклид, которым мы все с Вами ежедневно облучаем свои лёгкие.
Невидимый убийца
Не стоит считать природные источников излучения полностью безопасными. Крайне глупое заблуждение – мол это же сама матушка Природа создавала и мы с этими угрозами всю историю существуем бок о бок, выходит "ничего страшного не произойдет". Как бы не так!
И если с ураном и торием в принципе все понятно, то с радоном дела обстоят намного хуже. Радон – бесцветный радиоактивный газ без запаха и вкуса, выделяющийся при распада радия. Радий, как и радон, является дочерним продуктом распада (ДПР) природного урана, присутствующего во многих горных породах. Период полураспада изотопа всего 3,8 суток. Вообще про этот чудесный и коварный элемент можно говорить бесконечно, но в данной главе я лишь коротко попытаюсь объяснить реальную опасность тяжелого инертного газа.
Вспомним один интересный факт – удельная активность изотопа коррелирует с его периодом полураспада. Чем быстрее распадается нуклид, тем выше активность препарата в единицу массы. Так если в 1 грамме тория происходит ~4000 распадов в секунду, то на 1 г радона приходится немыслимые 5694000000000000! Это значит, что даже нанограммы инертного газа крайне опасны для человека при вдыхании.
Конечно, такие дикие концентрации в природе нигде не встречаются. Радон "любит" скапливаться в пещерах, заброшенных шахтах, а также подвалах жилых домов. К большому сожалению, бытовые дозиметры будут "молчать" даже при многократном превышении допустимой концентрации газа для работников урановых рудников! Плюс ко всему ВОЗ считает внутреннее облучение радоном второй в мире причиной рака легкого после табакокурения.
А этот абзац посвящается тем, кто любит прогонять странный для меня тезис: «Не обогащенный уран почти не радиоактивен, поэтому в урановых рудниках почти нет радиации». Хм. Действительно, при учёте контрольных доз облучения работников уранодобывающей промышленности, "урановая радиация" даже не рассматривается, ведь 99,9% производственной годовой дозы шахтёры-уранодобытчики получают за счёт ингаляций ДПР радона! Те невысокие постоянные мощности дозы гамма излучения в шахте (обычно от 0,5 до 3 мкЗв/ч) обусловлены не ураном, а радием. Как Вы уже поняли, вдыхать эту штуку крайне не рекомендуется.
Ниже прикрепляю интересную фотографию. Дозиметр регистрирует адские 40 мР/ч (~400 мкЗв/ч) жёсткой гаммы от одежды, "пропитанной" дочерними продуктами распада природного радона. Такие цифры в наше время и Чернобыле то не отыскать...
Радон действительно представляет угрозу для дыхательных путей человека. И уж лично я лучше недельку поваляюсь на смертельно опасном (по мнению Дзенщиков) "черном пляже" Азовского море, нежели лишний час проведу в пещере, загазованной радоном-222.
Заключение
Теперь мы знаем, что получить спонтанное, потенциально опасное внешнее облучение от природных источников практически нереально. Уран и торий являются слаборадиоактивными "долгоживущими" актиноидами, не способными в естественной среде генерировать мощные локальные очаги гамма-излучения. Нехороший природный радий, в "нужных" концентрациях, может встречаться лишь на техногенных полигонах-отстойниках. В естественной среде, радий присутствует лишь в старых (первичных) урановых рудах, редко выходящих на дневную поверхность. А на гипергенных U-месторождениях и вовсе сепарирован где-то глубоко в зонах цементации ниже грунтовых вод.
Внутреннее облучение, способное реально спровоцировать негативные стохастические последствия для организма может быть получено лишь при длительных ингаляциях высоких концентраций радона (и его ДПР) в непроветриваемых пещерах/выработках. В городских условиях радиоактивный газ представляет опасность только в радоноопасных регионах (Алтай, Кавказ, Тыва и др) при постоянном проживании на протяжении многих годов.
Не стоить забывать, что наш с Вами организм также является источником излучения благодаря радиоактивному изотопу Калий-40. В среднестатистическом взрослом человеке удельная активность калия-40 составляет ~55 Бк/кг, что эквивалентно аж ГРАММУ ЧИСТОГО МЕТАЛЛИЧЕСКОГО ТОРИЯ, которого так боятся некоторые жители шахтерских городков.
По моему скромному мнению в первую очередь переживать стоит из-за потенциально онкогенных (мутагенных) химических соединений, используемых в дешевых продуктах питания. К слову большинство из них давно уже запрещены в Европе. Это я про диоксид титана, пропилпарабен, броматы и т.д. Чего стоит только техническое (!) пальмовое масло, лидером-импортером которого является РФ...
Открыт к дискуссиям, исправлениям и критике. В следующих статьях поговорим о такой неоднозначной процедуре как радоновые ванны. Берегите себя!