天然辐射的来源及影响-环境样品放射性监测与分析

自从人类在地球上出现以来，就一直受到天然辐射源的照射，通常把这种辐射称为天然本底辐射。自然环境中天然存在的放射性称为天然放射性本底，它是判断大气环境是否受到放射性污染的基准。天然放射性本底对人体的照射约80%是外照射。天然辐射源主要来自以下几个方面：

1.宇宙射线及其产生的放射性核素

宇宙射线是一种从宇宙空间射到地面来的射线，由初级宇宙射线和次级宇宙射线组成。初级宇宙射线来源于初级银河宇宙射线、初级太阳宇宙射线和赤道上空的辐射带，是宇宙空间射到地球大气层的高能辐射，主要成分为质子（83%～89%）、粒子（10%～15%）以及原子序数≥3的轻核和高能电子（1%～2%）。这种射线能量很高，可达1020MeV以上，是一种可对人类造成潜在危害的太空辐射。生活在地球上的人类和生物由于受到大气层、电离层和磁层的保护而免受上述宇宙射线的直接照射。当人类进入太空旅行时，就有可能受到它的直接照射。宇宙射线的强度随着海拔高度的增加而增大。这是因为宇宙射线进入海拔高度为17～20km的大气层中，由于空气密度增加，相互作用的概率增大，辐射加强。当低于17～20km以下，由于射线能量逐渐消耗、减弱，被大气层吸收。

次级宇宙射线是初级宇宙射线进入大气层后与空气中的原子核相互碰撞，引起核反应并产生一系列其他粒子，通过这些粒子自身转变或进一步与周围物质发生作用，就形成次级宇宙射线。在海平面上所观察到的次级宇宙射线由介子（约70%）、核子和电子（约30%）组成，其强度在不同纬度和海拔高度有所不同。次级宇宙射线能量比初级宇宙射线低。

在大气层、岩石、土壤、水圈、生物圈中都发现了宇宙射线作用产生的放射性核素，约20种。其中，具有代表性的有14N（n，T）12C反应产生的3H（T），14N（n，P）14C反应产生的14C。天然的3H中有四分之一是宇宙射线中的中子与N作用产生的，其余的是大气中原子核被宇宙射线中的高能粒子击碎后形成的。天然存在的14C是宇宙射线中的中子和天然存在的14N作用得到的核反应产物。

表5－1　几种次级放射性核素所致器官剂量(www.xing528.com)

2．天然系列放射性核素

多数天然放射性核素在地球形成时期就存在于地壳中，经过地球漫长的演化，母体与子体之间已达到放射性平衡，从而建立了放射性核素系列。该系列有三个，即：铀系，其母体是238U；锕系，其母体是235U；钍系，其母体是232Th。这些母体具有极长的半衰期，每一系列中部含有放射性气体Rn核素。

40K是经由食物进入人体造成内照射的主要天然辐射源。在海水中约为11Bq/L，40K对人体内照射年吸收剂量以红骨髓为最高，为270μGy。87Rb是纯β辐射体，它在岩石中的含量约为75mg/kg。人体中87Rb的平均比活度为8.5Bq/kg。铀系中在防护方面主要考虑226Ra（162a），222Rn（3.82d，氡气），210Po（13.84d）。

天然系列放射性核素广泛存在于地球的岩石、土壤、江河、湖海中。这些核素的存在浓度和分布随着岩石构造的类型不同而变化。花岗岩中的浓度最高。土壤和岩石中所含的铀、钍、钾等核素，以40K比活度最高。