ГЛАВА 3. ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ТЕХНОГЕНЕЗА НА РАДИАЦИОННЫЙ ФОН
Антропогенная деятельность в настоящее время приводит к перемещению огромных масс грунтов на Земле. Все эти вещества содержат в своем составе радионуклиды. Эти радионуклиды поступают во все части биосферы как в результате используемых технологических процессов, так и в виде побочных продуктов производства и отходов [13]. Чтобы оценить влияние техногенеза на радиационный фон за счет антропогенной деятельности необходимо провести некоторые расчеты. Но для начала нужно определиться, какие показатели мы будем учитывать и с чем будем сравнивать получившийся результат.  Для проведения такого анализа мы воспользуемся данными о перемещении грунтов вследствие природной и антропогенной деятельности, представленными в Таблицах 7 и 8. В Таблице 7 представлены данные о том, какое количество вещества перемещается на Земле за счет естественных процессов, а также за счет измененных в результате техногенеза эрозии почв, деятельности рек и эолового переноса. Также в Таблице 7 приведены количества урана и тория в перемещаемых грунтах, полученные путем умножения массы переносимого вещества на кларки урана (Клu = 2,5 ּ 10-6 [1]) и тория (Клu = 1,3 ּ 10-5 [1]) в верхних слоях земной коры.  Таблица 7. Количество перемещаемого вещества на Земле за счет естественных процессов, а также некоторых видов антропогенной деятельности, влияющих на естественные процессы (без учета влияния горнорудной промышленности) (создано автором).  Количество перемещаемого вещества, Гт/год Количество перемещаемого урана,  Тыс. т/год Количество перемещаемого тория,  Тыс. т/год Природная деятельность  26 65 338 Антропогенное влияние на естественный перенос 132,5 331 1722  Эрозия почв (с/х и обезлесение) 75 187 975  Перенос вещества реками 56 140 728  Эоловый перенос 1,5 4 195  В Таблице 8 представлены данные о том, какие отрасли горнорудной промышленности были рассмотрены выше, а также о количествах веществ, переносимых за счет представленных отраслей горнорудной промышленности и о количествах урана и тория в перемещаемых грунтах, полученные путем умножения массы переносимого вещества на кларк урана (Клu = 2,5 ּ 10-6 [1]) и тория (Клu = 1,3 ּ 10-5 [1]) в верхних слоях земной коры.  Таблица 8. Количество перемещаемого вещества на Земле за счет некоторых отраслей горнорудной промышленности (создано автором). Отрасль горнорудной промышленности Количество перемещаемых веществ., Гт/год Количество перемещаемого урана, млн Тыс. т/год Количество перемещаемого тория, Тыс. т/год  Угольная  77 192,5 1001  Нефтегазовая  12 ּ 10-3 0,03 0,15  Добыча металлических руд 45 112,5 585  Добыча урановых руд 333 ּ 10-6 0,83 4  Добыча фосфатов 1,5 4 19,5  Строительная промышленность, добыча стройматериалов 3 ּ 10-3 7,5 ּ 10-3 4 ּ 10-3  Суммарно  123,5 310 1610 Таким образом, мы получаем полное количество тонн перемещаемых грунтов (не учитываются массы веществ, переносимые вследствие влияние антропогенной деятельности на естественные процессы, которые были сосчитаны выше в Таблице 7) на Земле.  Проанализировав Таблицы 7 и 8, мы можем сделать вывод, что за счет антропогенной деятельности на Земле происходят перемещения веществ, количественно превышающие в 10 раз перенос за счет естественных процессов. Полученные результаты подтверждают наш тезис о том, человечество, взятое в целом, становится мощной геологической силой, а его деятельность по масштабам значительно превышает работу природы. Несмотря на то, что для характеристики количества радионуклидов в перемещаемых потоках веществ в радиоэкологии используется активность, часто оказывается полезным понимать, о каком количестве радиоактивного вещества в граммах идет речь. Полезно иметь представление о соотношении массы препарата и его активности при анализе равномерности загрязнения каких-то площадей и в ряде других случаев. Чтобы проводить такие сравнения необходимо получить выражение для массы 1 Бк любого радионуклида [1]. Пусть у нас имеется радионуклид с грамм-атомным весом А и периодом полураспада T1/2 = 0,693/ Активность 1 Бк всегда обусловлена количеством атомов N = 1/. Таким образом, мы имеем пропорцию: В 1 г всегда содержится NA /A = 6,02 · 1023/A атомов. В х г (соответствующих 1 Бк) всегда содержится T1/2 /0,693 атомов. Таким образом, 1 Бк весит x = (T1/2/0,693) · (A/6,02 · 1023) = (T1/2 · А) / (0,693 · 6,02 · 1023) = 2,4 · 10-24 · T1/2 · A (г).    238U: T1/2 = 4,47  109 лет (это 1,41·1017 с), следовательно 1 Бк 238U весит     8,05 · 10-5 (г). 232Th: T1/2 = 1,41010 лет (это 4,43·1017 с), следовательно 1 Бк 232Th весит 2,46 · 10-4 (г). Каждый радионуклид, содержащийся в перемещаемых грунтах, обладает определенной активностью (т.е. определенным числом радиоактивных распадов в единицу времени). Знание всех этих активностей необходимо в экологии для оценки фонового радиационного воздействия биосферу и, в частности, на население Земли [1]. Зная содержание урана и тория в переносимых потоках вещества (Таблица 7 и Таблица 8), мы можем получить активность перемещаемых объемов, а впоследствии оценить влияние техногенеза на радиационный фон за счет влияния человека на естественные процессы и за счет горнорудной промышленности.   По [1] удельная активность урана (возьмем удельную активность 238U, поскольку его содержание в природном уране 99,2739%) A238U ~30 Бк/кг-1, а тория (возьмем удельную активность 232Th, поскольку его содержание в природном тории практически 100%) A232-Th ~45 Бк/кг-1. Посчитаем активность перемещаемых потоков вещества за счет естественных процессов и техногенеза (данные будут взяты из Таблицы 7 и Таблицы 8). Полученные результаты активности перемещаемых грунтов представлены в Таблице 9. Таблица 9. Активность перемещаемых грунтов за счет естественных процессов и техногенеза (создано автором)  Кол-во U, Тыс. т/год Кол-во Th, Тыс. т/год А238U, Бк А232Th, Бк Перенос за счет естественных процессов 65 338 2 ּ 109 1,5 ּ 1010 Перенос за счет техногенеза 641 3508 20 ּ 109 15 ּ 1010  Эрозия почв (с/х и обезлесение) 187 975 5,6 ּ 109 4,4 ּ 1010  Деятельность рек 140 728 4,2 ּ 109 3,3 ּ 1010  Эоловый перенос 4 195 0,12 ּ 109 0,1 ּ 1010  Горнорудная промышленности 310 1610 9,3 ּ 109 7,2 ּ 1010 Проанализировав Таблицу 9, можно сделать вывод, что активность как урана, так и тория в перемещаемых потоках веществ на Земле за счет техногенеза более чем на порядок выше, чем за счет естественных процессов. Следовательно, в околоземное пространство за счет антропогенной деятельности поступает намного больше радионуклидов, чем за счет деятельности природы. Последняя величина количественно характеризует ту угрозу для людей, которая ежегодно возникает вследствие перемещения грунтов за счет антропогенной деятельности. Очевидно, что само по себе появление «нового, добавочного» урана и тория в окружающей человека среде обязано увеличивать среднюю дозу внешнего обучения населения. Пусть в случае семейства урана это характеризуется коэффициентом KUХ > 1. Так как в пределах нашей планеты имеет место вековое равновесие для урана, тория и продуктов их распада, активность всех этих продуктов распада, и прежде всего (в случае урана) Ra-226, Rn-222 и Bi-210 на такую же величину.  Т.к. количество веществ, переносимых за счет техногенеза на порядок выше, чем за счет деятельности природы, логично, что и количество добавочных радионуклидов, поднятых в околоземное пространство из недр нашей планеты человеком, вносит существенный вклад изменение его состава. При значительном увеличении числа радионуклидов в околоземном пространстве (в частном случае урана и тория), которые обладают определенной активностью, происходит и увеличение дозы внешнего облучения населения Земли. При анализе внешнего облучения от естественных радиоактивных семейств уходом дочерних радионуклидов из тех мест, где были материнские, часто пренебрегают и после получения значений ξ - дозовых коэффициентов для внешнего облучения – оценка значимости прямого воздействия сводится к перемножению значений ξ на соответствующие средние удельные активности в грунте [1] и суммированию полученных результатов. Далее, зная коэффициенты для внешнего облучения ураном и торием, взятые из [1], мы можем посчитать внешнюю дозу облучения населения от перемещаемых грунтов за счет антропогенных процессов и оценить, какой вклад в дозу внешнего облучения населения Земли они вносят. Вклад во внешнее облучение на открытом воздухе от семейства 238U составляет 0,0184 м3в ּ год-1. Что касается семейства 232Th, то его вклад во внешнее облучение на открытом воздухе оказывается равным 0,0325 м3в ּ год-1. Существенно более сложными являются оценки доз от внутреннего облучения. В отличие от калия уран, торий и все члены их семейств не являются биогенными элементами. Содержание всех этих радионуклидов зависит как от особенностей организма, так и от состава среды, пищи (в частности, для растений — от концентрации и растворимости солей в почвенной воде) и других факторов [1] Рассмотрим ингаляционный путь проникновения веществ в организм человека. Что касается ингаляционного пути, то достаточно легко оценить поступление активности этим путем внутрь любого млекопитающего. Обычно считается, что присутствие в воздухе всех радионуклидов от примордиальных семейств до радона обусловлено, в первую очередь, пылью, поднятой с поверхности Земли [1]. Предположим, что все переносимое вещество за счет техногенеза превратится в пыль. Посчитаем предполагаемую запыленность в околоземном слое воздуха высотой 1 км, если мы примем за площадь суши 133 млн км2 (площадь суши Земли без учета Антарктиды и Гренландии). Результаты представлены в Таблице 10.  Таблица 10. Запыленность околоземного слоя воздуха высотой 1 км за счет естественных процессов и техногенеза (создано автором)  Количество переносимого вещества, Гт/год Запыленность околоземного слоя воздуха, г ּ м-3 Перенос за счет естественных процессов 26 0,2 Перенос за счет техногенеза 256 2,0  Эрозия почв (с/х и обезлесение) 75 0,6  Деятельность рек 56 0,4  Эоловый перенос 1,5 0,01  Горнорудная промышленности 123,5 0,9 Исходя из анализа данных, представленных в Таблице 10, можно предположить, что предполагаемая запыленность околоземного слоя воздуха высотой 1 км в населенных регионах земного шара (133 млн км2) обусловленная природной деятельностью составляет ~0,2 г · м-3, а антропогенной ~2 г · м-3, что на порядок выше.  Будем считать, что средняя концентрация урана (берем 238U) ~30 Бк · кг-1, а тория (берем 232Th) ~45 Бк · кг-1 [1]. Следовательно, концентрация урана в околоземном слое воздуха ~0,06 мБк · м3 и ~0,6 мБк · м3 (за счет природной и антропогенной деятельности соответственно), а тория ~0,09 мБк · м3 и ~0,9 мБк · м3. Указанные концентрации радионуклидов обусловлены процессами, постоянно происходящими в природной среде. Они являются хорошими индикаторами радиоэкологической обстановки в том или ином месте [1]. Для того, чтобы оценить среднегодовое поступление активности в организм, необходимо знать потребление им воздуха. По [1] оно составляет ~7300 м3/год. В Таблице 11 представлены данные о количествах поступаемого урана и тория в организм взрослого человека за счет естественных процессов и техногенеза.  Таблица 11. Поступаемый U и Th в организм взрослого человека ингаляционным путем (создано автором)  U, Бк/год Th, Бк/год Природная деятельность 0,44 0,66 Техногенез 4,4 6,6 Уран, не будучи биогенным элементом, удерживается преимущественно в скелете. Распределение его в костях разного типа примерно одинаковое.  Торий — это остеотропный элемент, который в течение продолжительного времени удерживается в скелете (-60 %), накапливаясь, по всей вероятности, в поверхностном слое костей. Для него наблюдается примерно та же картина, что и для урана, но суммарно в организм взрослого человека его поступает в ~1,5 раза меньше. Подводя итоги, следует сказать, что необходимо помнить об определенных погрешностях и неопределенностях при получении усредненных оценок с учетом возрастных и географических аспектов, особенностей национальных традиций и огромного разнообразия пищевых ресурсов. С учетом всего вышесказанного, для ингаляционного пути поступления усредненная средняя эффекттивная доза от уранового и ториевого семейств составляет ~6 мк3в.  Исходя из расчетов и полученных, представленных выше, мы можем сделать следующие выводы.  При сравнении значений активности вследствие деятельности природы и техногенеза можно заметить, что наибольший вклад в дозу облучения населения вносит техногенез, значения которого на порядок превышают, обусловленные природной деятельностью. Активность, обусловленная антропогенной деятельностью, значительно превышает активность, обусловленную природой. Это можно объяснить тем, что за счет человеческой деятельности переносятся большие веществ, чем за счет естественных процессов, а вследствие выходит на поверхность большее число радионуклидов. Вклад во внешнее облучение от семейства 238U за счет техногенеза составляет ~18,4 мк3в/год, 232Th ~32,5 мк3в/год. Доза внутреннего облучения человека от поступаемого урана и тория составляет ~6 мк3в/год. Следовательно, суммарные вклады в дозу облучения (внешнего и внутреннего) от урана и тория, поступающих за счет техногенеза, составляют ~24,4 мк3в/год и ~38,5 мк3в/год соответственно. Из этого можно сделать вывод, что техногенез, вносит существенный вклад в дозу облучения (значительно влияет на радиационный фон).  
В настоящее время на Земле происходят значительные изменения в составе и количестве радионуклидов, которые попадают в околоземное пространство. В первую очередь это связано с деятельностью человека. В результате деятельности человека в околоземное пространство поступает большое количество урана и тория, которые в свою очередь оказывают значительное влияние на радиационный фон.