Monitor radioaktywności w powietrzu w Lublinie

Zjawisko promieniotwórczości (radioaktywności) polega na spontanicznych przemianach niestabilnych jąder atomowych (radionuklidów) i emisji promieniowania jądrowego, głównie α, β i γ. Jest to własność materii od czasu powstania jąder atomowych. Promieniowanie jądrowe działa więc na człowieka od zarania jego dziejów podobnie, jak promieniowanie kosmiczne, pochodzącym głównie ze Słońca, obszarów naszej galaktyki leżących poza układem słonecznym oraz innych galaktyk.

W naturalnym środowisku ziemskim występuje obecnie w różnym stężeniu:

• 29 radionuklidów pochodzenia geologicznego (utworzonych przy formowaniu się Układu Słonecznego) o okresie połowicznego zaniku porównywalnym z wiekiem Ziemi (4,5 mld lat). Można tu wymienić np. tor (Th-232) oraz uran (głównie U-238). W tej liczbie 18 radionuklidów (jedenastu pierwiastków) występuje pojedynczo (poza naturalnymi szeregami promieniotwórczymi). Spośród tych ostatnich największy wkład do dawek promieniowania dla ludzi wnoszą potas (K-40) i rubid (Rb-87).
• 43 radionuklidy (jedenastu pierwiastków) wchodzące w skład naturalnych szeregów promieniotwórczych, których prekursorami są U-235, U-238 i Th-232. Izotopami pochodnymi w tych szeregach są na przykład: rad (Ra-226), radon (Rn-222), ołów (Pb-214), bizmut (Bi-214) i tal (Tl-208). Z punktu widzenia narażenia wewnętrznego na promieniowanie od tła naturalnego największe znaczenie ma radon i jego krótkożyciowe produkty rozpadu: Po-218, Pb-214, Bi-214 i Po-214 (dają łącznie około 50 % dawki od źródeł naturalnych).
• Ponad 30 radionuklidów (dwudziestu kilku pierwiastków) od H-3 do Bi-205, w tym 25 nuklidów o okresie połowicznego zaniku dłuższym niż 1 miesiąc, a 15 radionuklidów dłuższym niż 1 rok, wytwarzanych w oddziaływaniu pierwotnego promieniowania kosmicznego z atmosferą. Są one wytwarzane w sposób ciągły głównie w reakcjach jądrowych wysokoenergetycznych protonów i cząstek α z jądrami atomów gazów atmosferycznych. Tak powstają m.in. izotopy węgla (C-14), trytu (H-3), berylu (Be-7) i in. Śladowe ilości tych izotopów przychodzą wprost z Kosmosu. Spośród  pierwiastków kosmogeniczny najbardziej znaczący wkład do dawki dla ludzi wnosi C-14.

Niektóre z wymienionych wyżej radionuklidów znajdują się, w śladowych ilościach, również w ciele człowieka: C-14 i K-40, we wszystkich tkankach, Pu-239 i Sr-90 – głównie w kościach, U-238 (z małą domieszką U-235) - w nerkach, J-131 - w tarczycy. Trafiają tam z otaczającego środowiska głównie drogą oddechową i pokarmową. Naturalne radionuklidy są więc wszechobecne na Ziemi. Ich promieniowanie wraz z promieniowaniem kosmicznym tworzy wspomniane już naturalne tło promieniowania jonizującego działającego stale na człowieka.

Rozkład zawartości poszczególnych radionuklidów w naturalnym środowisku ziemskim nie jest jednorodny. W niektórych miejscach jest ona anomalnie duża, przekraczając wartości średnie nawet setki razy. Dla scharakteryzowania natężenia promieniowania jądrowego i zawartości poszczególnych radionuklidów podaje się ich aktywność, wyrażaną w bekerelach (Bq = 1 rozpad na sekundę), w jednostkowej masie (objętości) danego ośrodka.

Przeciętna całkowita aktywność właściwa ciała człowieka wynosi około 110 Bq/kg. Składają się na nią głównie K-40, C-14 oraz Rb-87.

Typowe aktywności najczęściej spotykanych radionuklidów w glebach Polski wynoszą:

• U-238: 4,8 - 118 Bq/kg (średnio 26 Bq/kg),
• Th-228: 3,6 - 77 Bq/kg (średnio 21 Bq/kg),
• K-40: 111 - 967 Bq/kg (średnio 413 Bq/kg).

Średnia aktywność Rn-222 w powietrzu przy ziemi wynosi ok. 4,4 Bq/m³, ale w parterowych zabudowaniach może przekraczać 200 Bq/m³.

Działalność człowieka związana z wydobyciem i przeróbką kopalin, spalaniem węgla, energetyką jądrową, wybuchami jądrowymi itp. powoduje redystrybucję naturalnych radionuklidów i podwyższenie poziomu tła naturalnego, zwłaszcza w wymiarze lokalnym. W następstwie spalania w Polsce ok. 150 mln ton węgla kamiennego rocznie do środowiska trafia ok. 150 ton promieniotwórczego uranu i 300 ton promieniotwórczego toru. Gromadzą się one głównie w popiołach, skąd przedostają się do wód gruntowych i do gleby. Są również uwalniane bezpośrednio do atmosfery wraz z dymem i kurzem. Aktywność takich popiołów może przekraczać nawet 2000 Bq/kg.

W przypadku zdarzeń radiacyjnych takich, jak: awarie reaktorów jądrowych, wypadki przy składowaniu i przeróbce odpadów promieniotwórczych oraz paliwa jądrowego, awarie urządzeń wykorzystujących radionuklidy o bardzo dużych aktywnościach itp., może wystąpić lokalnie, groźne dla zdrowia człowieka, podwyższenie poziomu promieniowania jądrowego, nazywane skażeniem promieniotwórczym ośrodka (powietrza, wody, gleby). Taka sytuacja wymaga podejmowania odpowiednich działań ratowniczych, których powodzenie zależy od szybkiego wykrycia skażenia, ustalenia jego poziomu i źródeł. Informacje te uzyskuje się monitorując promieniowanie jonizujące naturalnego tła w sposób ciągły i w różnych, odpowiednio dobranych miejscach zagrożonego terytorium.