Was ist natürliche Radioaktivität?
Der Begriff "natürliche Radioaktivität" bezieht sich auf jede Quelle von Radioaktivität, die nicht vom Menschen erzeugt wurde. Zu den Hauptquellen natürlicher Radioaktivität gehören kosmische Strahlung, terrestrische Strahlung und Strahlung von Material im menschlichen Körper. Während die hohen Strahlungswerte, die von von Menschen hergestellten Geräten erzeugt werden, menschliche Zellen töten und Krebs verursachen können, wurde festgestellt, dass die niedrigen Werte, die auf natürliche Weise auftreten, keine nachteiligen Auswirkungen auf die Gesundheit haben. Jeder Mensch erhält durchschnittlich 2,4 Millisievert (mSv) natürliche Strahlung pro Jahr, wobei diese Menge je nach geografischer Lage und Beruf variiert.
Die kosmische Strahlung besteht aus subatomaren Teilchen aus dem Weltraum, hauptsächlich Protonen und Wasserstoffkernen. Die Sonne strahlt auch bei Sonneneruptionen. Wenn diese geladenen Teilchen in die Erdatmosphäre eintreten, kollidieren sie mit atmosphärischen Atomen und Molekülen, um andere Arten von subatomaren Teilchen und radioaktiven Isotopen, einschließlich Kohlenstoff-14, zu erzeugen.
Die Isotope eines bestimmten Elements haben Protonen der gleichen Anzahl, aber die Anzahl der Neutronen ist unterschiedlich. Kohlenstoff-14 hat einen Kern, der 6 Protonen und 8 Neutronen enthält, was insgesamt 14 Kernteilchen ergibt. Dieses Isotop ist radioaktiv, was bedeutet, dass es spontan zerfällt und Partikel emittiert. Kohlenstoff-14 emittiert ein Elektron, das über einen festgelegten Zeitraum in das stabile Isotop Stickstoff-14 zerfällt. Materialien, die Kohlenstoff-14 enthalten, können in geologischer Zeit unter Verwendung eines als Radiokohlenstoffdatierung bekannten Prozesses platziert werden, bei dem die Menge an Kohlenstoff-14 in dem Material verwendet wird, um sein Alter zu bestimmen.
Erdstrahlung ist die zweite Hauptquelle natürlicher Radioaktivität. Diese Strahlung stammt von Kohlenstoff- und Kaliumisotopen sowie von Thorium und Uran, die in Böden, Gesteinen oder Wasser vorkommen können. Die beiden letztgenannten Isotope zerfallen in Radon und Radium, die extrem radioaktiv sind, obwohl sie selten sind. Ihre Zerfallsrate ist auch ziemlich lang - Uran-238 hat beispielsweise eine Halbwertszeit von 4,5 Milliarden Jahren, was bedeutet, dass es 4,5 Milliarden Jahre dauert, bis eine bestimmte Menge des Stoffes durch Zerfall um die Hälfte reduziert wird. Die lange Halbwertszeit von Uran macht seine Wirkung auf den Menschen vernachlässigbar.
Neben terrestrischen und kosmischen Quellen natürlicher Radioaktivität produzieren Substanzen im menschlichen Körper auch Strahlung. Die im menschlichen Körper vorkommenden radioaktiven Isotope haben eine terrestrische Quelle, da sie über Nahrung, Wasser oder Luft aufgenommen wurden. Sie umfassen Kohlenstoff-14, Kalium-40, Uran, Thorium, Radium und einige andere. Die Konzentrationen dieser Substanzen sind größtenteils recht niedrig, wobei die höchsten die von Kohlenstoff und Kalium sind.
Die Menge an natürlicher Radioaktivität, die eine Person erhält, hängt vom geografischen Standort ab. Bestimmte Gebiete enthalten Böden, die aufgrund von Mineralablagerungen oder organischen Prozessen mit einem bestimmten Isotop angereichert sind. Beispielsweise können Feuchtgebiete aufgrund des Zerfalls von organischem Material, das dieses Element enthält, mehr Uran enthalten. Gebiete mit höherer Erhebung neigen dazu, mehr kosmische Strahlung zu empfangen, da sie in der Atmosphäre höher sind. Aus dem gleichen Grund erhalten Astronauten und Piloten täglich mehr kosmische Strahlung als die durchschnittliche Person.