Тсрригенные радионуклиды. 
Радиоэкология и экологическая радиохимия

Терригенные радионуклиды появились на Земле в момент её образования и представлены радиоактивными семействами U-Ra и Th, а также 4°К, 87Rb и некоторыми другими долгоживущими радионуклидами. Периоды их полураспада очень велики (миллиарды лет), и поэтому естественный фон, обусловленный терригенными радионуклидами, постоянен.

В настоящее время на Земле сохранилось 23 долгоживущих радиоактивных элемента с периодами полураспада от ю⁷ лет и выше.

Естественная радиоактивность литосферы обусловлена присутствием в слагающих её геологических образованиях радиоактивных изотопов 238U (4,468−109 _л), ²32Th (1,405-ю¹⁰ л), 4°К (1,248−109 л), ⁸⁷Rb (4,923 10^ю л) и др. В земной коре наиболее повышены концентрации трёх радиоактивных элементов: U (2,5−10−4%, 2,5 г/т), Th (1,3−10−3%, 13 г/т) и 4"к (2,5%). Основные радиоактивные изотопы, встречающиеся в горных породах Земли, это 4°К, ⁸⁷Rb и члены двух радиоактивных семейств, берущих начало от ²з⁸и и 23*Th — долгоживущих изотопов, включившихся в состав Земли с самого её рождения. Наибольшая удельная активность земной коры связана с наличием в ней изотопов 4к (6,62-юз Бк/т), ⁸⁷Rb (8,о6-Ю4 Бк/т), ²3²Th (4,9−104 Бк/т), 238U (3,35−104 Бк/т) и ²35U (1,54−103 Бк/т).

Наибольшей радиоактивностью отличаются минералы U (первичные — уранит, настуран, вторичные — карбонаты, фосфаты, сульфаты урапила и др.), Th (торианит, торит, монацит и др.), а также находящиеся в рассеянном состоянии элементы семейства U, Th и др. Высокой радиоактивностью характеризуются минералы, содержащие 4"К (полевые шпаты, калийные соли). Средней радиоактивностью отличаются такие минералы, как магнетит, лимонит, сульфиды и др. Низкой радиоактивностью обладают кварц, кальцит, гипс, каменная соль и др. Горные породы вулканического происхождения (особенно граниты) по сравнению с осадочными (за исключением сланцев) обладают большей активностью.

Табл. 5. Радиоактивные изотопы, изначально присутствующие на Земле.

Содержание U и Th в осадочных породах континентальной коры зависит от типа этих пород. Песчано-глинистые конгломераты содержат 2,4−10* 4%U, 9, o-io-4%Th (соотношение Th/U=3,7), кремнистые породы, например, кварциты — i, 7*iO'4%U, 2,3−10−4% Th (Th/U=i, 2), карбонатные, например, известняки — i, 6-io*⁴%U, 1,8−10−4% Th (Th/U=i, i), соленосные (например, ангидриты) — i, o-io-4% U, i, o-io-⁴%Th (Th/U=i, o), каустобидиты, например, каменный уголь — 3,4-io-4%U, 4,8-ю-⁴ % Th (Th/U =1,4) — С экологической точки зрения важным обстоятельством является довольно высокое содержание U и Th в каменном угле. Так, например, уголь донецкого бассейна содержит i, 8-io-4%U, 2,8-io-4%Th (Th/U=i, s), экибастузкий 3,7-io-4%U, 4,1−10−4% Th (Th/U=i, i), кузнецкий 4,2−10−4% U, 8,9−10−4% Th (Th/U=2,i),.

подмосковный 6,8−10−4% и, 8, i-io-4% Th (Th/U=i, 2). Изотопы U и Th содержатся в породах, используемых, как строительные материалы, например, l-s-io ppm содержится совместно U и Th в песке, сланцах или известняке, их активности варьируются от о, 02 до о, 6о Бк/г.

Рис. 2. у-Спектр природных радионуклидов.

Кроме общей концентрации радиоактивных элементов, важной характеристикой радиоактивности сред является энергетический спектр излучения или интервал распределения энергии. Например, для уранового ряда максимальная энергия у-излучения не превышает 1,76 МэВ, а суммарный спектр 0,65 МэВ, для ториевого ряда аналогичные параметры составляют 2,62 и 1 МэВ. Энергия у-излучения *°К 1,46 МэВ.

Из природных радионуклидов наибольший вклад в формирование дозы внешнего облучения (наряду с Ra и Th) вносит 4°К. Калий является одним из наиболее широко распространенных элементов в природе. Содержание его в земной коре превышает содержание U и Th вместе с продуктами их распада в сотни раз, a ²²⁶Ra — в миллионы раз. Находясь повсюду в окружающей среде (в почве, растениях и пр.), калий обуславливает значительное внешнее облучение (150 мкЗв/год), или ~7% от всего естественного радиационного фона. Для радиобиологии важен Rb — элемент похожий по физико-химическим параметрам на калий. Так, в некоторых минералах радиоактивность Rb может быть соизмеримой с радиацией К, U, Th, но у ^f>7Rb мягкое р-излучение.

Вклад радионуклидов уранового и ториевого рядов во внешнее облучение человека =310 мкЗв/год. Вместе с 4"к и ⁸?Rb на них приходится ~i/5 всей дозы естественного облучения человека. Это объясняется их высоким содержанием в почвах и строительных материалах. Эффективная доза внешнего излучения, обусловленная всеми природными радионуклидами, колеблется от 3,2 до 8,1 мЗв/год, составляя в среднем 4,1 мЗв/год. При этом долгоживущие терригенные радионуклиды, содержащиеся в объектах окружающей среды, создают на высоте 1 м над поверхностью Земли среднюю мощность поглощенной дозы в воздухе 4,6-ю*² мкГр/ч.

Интенсивность естественной радиации, обусловленной радиоактивными элементами горных пород, меняется в соответствии с ландшафтом. Чем мощнее толща осадочных слоёв, залегающих над гранитами или базальтами, тем ниже природный радиационный фон. Мощная толща воды в океане препятствует проникновению ионизирующего излучения базальтов океанического дна. Поэтому естественная радиоактивность нижних слоев воздуха над океаном в юо раз ниже, чем над сушей. На уровень радиационного фона влияет и снеговой покров. Слой свежевыпавшего снега высотой 50 см снижает интенсивность излучения вдвое.

Помимо внешнего облучения, все живые организмы, в том числе и человек, подвергаются внутреннему облучению за счёт радиоактивных веществ, усвоенных вместе с пищей. Прежде всего, это относится к 4"К и ^С.

Все животные и растения могут благополучно существовать только в условиях естественных параметров радиоактивного фона. Их изменение как в сторону уменьшения, так и в сторону увеличения приводит к неблагоприятным последствиям.