Облучение людей на земле происходит за счет трех источников излучения – природных, техногенных и медицинских, причем вклад природных источников ионизирующего излучения (ИИИ) в суммарные дозы облучения людей в большинстве случаев является основным. В зависимости от геолого-геофизических и географических характеристик территории, климатических условий и др. их вклад в суммарную дозу может составлять от 60 до 95 %.

Облучение людей природными ИИИ формируется за счет природных радионуклидов (ПРН), которые содержатся в окружающей природной среде, теле человека, продуктах питания, питьевой воде, а также в среде обитания людей. Определенный вклад в облучение людей вносит ионизирующая компонента космического излучения. Происхождение ПРН и их содержание в природной среде в ее естественном состоянии не связано с хозяйственной деятельностью человека, что отражено в самом названии этих радионуклидов. Традиционно к ПРН принято относить радионуклиды природных радиоактивных семейств ²³⁸U и ²³²Th, а также ⁴⁰K, хотя в настоящее время известны несколько сот радионуклидов естественного происхождения (¹³⁸La, ¹⁴⁷Sm, ¹⁷⁶Lu, ⁸⁷Rb и др.). Связано это исключительно с малой распространенностью последних в земной коре, вследствие чего они практически не влияют как на природный радиационный фон, так и облучение жителей земли.

Природным радиационным фоном принято называть мощность дозы излучения, создаваемой космическим излучением и излучением ПРН, присутствующих в среде обитания людей и окружающей среде, а также содержание природных радионуклидов в среде обитания людей и окружающей среде, продуктах питания и питьевой воде.

В результате хозяйственной деятельности человека на дневную поверхность земли выносится огромное количество ПРН с последующим рассеянием и поступлением их в объекты окружающей природной среды. В результате этого возможны резкие локальные изменения природного радиационного фона и, как следствие, уровней облучения населения за счет природных ИИИ. Наиболее выражена связь этих процессов с деятельностью предприятий строительной индустрии, горнодобывающей и перерабатывающей отраслей и нефтегазового комплекса.

В нашей стране и за рубежом известны месторождения нефти и газа, на которых образуются производственные отходы с содержанием ПРН в сотни и тысячи раз выше, чем в среднем по земной коре. Мощность дозы гамма-излучения вблизи таких отходов иногда достигает 20-50 мкЗв/час и более при значениях ее для нормальных условий около 0,1 мкЗв/час. Бесконтрольное обращение с такими отходами может приводить к повышенному производственному облучению населения на самих предприятиях, а при вовлечении их в хозяйственную деятельность – также и на других предприятиях и непроизводственной сфере.

Природное облучение людей принято условно делить на следующие шесть компонент:

1. Внешнее облучение в жилых, общественных и производственных зданиях и на открытой местности на территории населенных пунктов за счет гамма-излучения ПРН (т.н. гамма-фон). Величина этого фактора для большинства территорий составляет около 0,08 мкЗв/ч на открытой территории и чуть выше – в зданиях (чем выше содержание ПРН в материалах строительных конструкций, тем выше гамма-фон в помещениях). На земле имеются регионы (штат Керала в Индии и др.), где мощность дозы достигает 1,2 мкЗв/ч и более. Однако для большинства территорий эта составляющая дозы облучения людей составляет около 0,5 мЗв/год, имея характерный диапазон колебаний 0,4 - 1,5 мЗв/год.

Наиболее высокие значения мощности дозы гамма-излучения в России зарегистрированы на территории Нижегородской области, Хабаровского края, Еврейского АО и др.

2. Внутреннее облучение населения изотопами радона (²²²Rn – радон и ²²⁰Rn – торон) и их короткоживущими дочерними продуктами в воздухе жилых, общественных и производственных зданий вносит основной вклад в облучение людей природными ИИИ. На долю этого фактора обычно приходится около 70 % от дозы облучения за счет всех природных ИИИ.

В большинстве случаев основным источником поступления радона в воздух помещений является почва под зданиями (в таких случаях говорят о территории с повышенной потенциальной радоноопасностью). Однако если при строительстве зданий использованы материалы с высоким содержанием ПРН, сами стены и ограждения могут быть источником интенсивного поступления радона и торона в помещения. Вклад других источников поступления изотопов радона в воздух помещений обычно очень мал, хотя иногда заметным может быть вклад воды, используемой для хозяйственно-бытовых нужд.

Иногда причиной высокого содержания изотопов радона в воздухе зданий оказываются современные строительные технологии. Так, практически газонепроницаемые стены зданий и окна-стеклопакеты наряду со снижением шума в помещениях и потерь тепла, одновременно приводят к уменьшению их воздухообмена. Вследствие этого содержание изотопов радона в современных зданиях часто оказывается выше, чем в зданиях старой конструкции.

Содержание радона в зданиях в странах с умеренным и теплым климатом существенно ниже, чем в странах северного полушария. Среднемировое значение доз облучения жителей за счет изотопов радона и их короткоживущих дочерних продуктов в помещениях составляет около 1,3 мЗв/год при характерном диапазоне от 0,2 до 10 мЗв/год. В нашей стране, расположенной практически целиком севернее 40-й параллели, доза облучения населения за счет этого фактора составляет около 2,4 мЗв/год при диапазоне значений от 0,4 до 30 мЗв/год. Наиболее высокие уровни облучения населения за счет изотопов радона в нашей стране наблюдаются в ряде населенных пунктов в Алтайском крае, Еврейском АО, Ростовской и Томской областях и др.

3. Принято считать, что внутреннее облучение населения за счет ПРН в продуктах питания и питьевой воде вносит незначительный вклад в суммарное облучение жителей земли за счет всех природных ИИИ. Среднемировое значение этого фактора действительно невелико и составляет около 0,120 мЗв/год (примерно 10 % из которых приходится на долю питьевой воды). Однако природная вариабельность доз облучения людей за счет этого фактора, как и за счет изотопов радона, достигает трех порядков. В настоящее время научные данные о реальном вкладе этого фактора в облучение людей природными ИИИ являются, по-видимому, наименее достоверными.

4. Внутреннее облучение людей за счет содержания ⁴⁰К в организме и поступления его с продуктами питания и питьевой водой регулируется гомеостазом и является одной из наиболее стабильных величин в дозиметрическом отношении. Эффективная доза облучения людей за счет этого фактора составляет около 0,170 мЗв/год.

5. Доза внешнего облучения людей за счет космического излучения на поверхности земли также практически постоянна для конкретной территории. Для средних широт на равнинных территориях величина ее составляет 0,390 мЗв/год, возрастая с увеличением высоты над уровнем моря и широтой местности. Около 0,280 мЗв/год от указанной дозы приходится на долю ионизирующей и 0,100 мЗв/год на долю нейтронной компоненты, а остальное – на долю космогенных радионуклидов (углерод ¹⁴С и другие). В условиях высокогорья и на северных широтах эта составляющая существенно выше.

6. Внутреннее облучение населения за счет ингаляционного поступления долгоживущих природных радионуклидов в атмосферном воздухе на территории населенных пунктов. В основном это облучение обусловлено присутствием в атмосфере радионуклида ²¹⁰Pb из уранового ряда. Доза облучения жителей земли за счет этого фактора составляет в среднем около 0,006 мЗв/год. Этот фактор, по-видимому, является одним из наиболее чувствительных радиоэкологических параметров атмосферы регионов. Достоверно известно, что в регионах, где ведется интенсивная добыча, переработка и использование минерального сырья, содержание ²¹⁰Pb в атмосферном воздухе существенно выше.

Перечисленные компоненты природного облучения людей делятся на регулируемые и нерегулируемые природные источники. К регулируемым источникам относятся первые 3 из перечисленных выше компонент, хотя наиболее серьезные возможности снижения уровней облучения людей связаны в основном с облучением их за счет изотопов радона, в меньшей мере – за счет внешнего облучения, и совсем незначительные – за счет содержания ПРН в продуктах питания и питьевой воде. Три последних источника фактически не поддаются регулированию вообще. Основную часть средней дозы облучения населения создают регулируемые источники излучения, воздействуя на которые можно добиваться снижения облучения людей. Вклад нерегулируемых источников в суммарные дозы облучения людей природными ИИИ составляет около 20 % для среднемировой дозы и около 15 % - для среднероссийской.

Одной из наиболее важных особенностей природных ИИИ является вариабельность их величины в очень широких пределах (см. выше). Это создает серьезные проблемы, связанные как с контролем природного облучения людей, так и возможностями снижения их облучения. Наиболее важной из этих проблем является выявление групп населения, подвергающегося повышенному облучению природными ИИИ (обычно в дозах выше 10 мЗв/год).

Основные пути снижения облучения населения природными ИИИ:

a). обследование уровней облучения природными ИИИ жителей населенных пунктов (районов, территорий) и выявление групп с высокими уровнями облучения, разработка и осуществление мероприятий по снижению их облучения;

b). строительство зданий на участках с минимальными значениями мощности дозы гамма-излучения и интенсивности выделения радона из почвы (или применение радонозащитных технологий);

c). использование для строительства зданий материалов с низким содержанием природных радионуклидов;

d). обеспечение необходимой кратности воздухообмена помещений;

e). радиационный контроль зданий на всех этапах строительства, реконструкции или капитального ремонта.