Le rayonnement ambiant () est le rayonnement ionisant omniprésent auquel les gens sur la planète Terre sont exposés. Ce rayonnement provient de sources naturelles et artificielles.
La composition et l'intensité des deux rayonnements ambiants (naturel et artificiel) varient selon l'emplacement et l'altitude.
Exposition moyenne des personnes au rayonnement de fond
+ Exposition annuelle moyenne des personnes aux radiations ionisantes en millisieverts (mSv) Source des radiations Monde États-Unis JaponMinistry of Education, Culture, Sports, Science, and Technology of Japan "Radiation in environment" retrieved 2011-6-29 Remarques Inhalation d'air 1,26 2,28 0,40 Principalement le radon, dépend de l'accumulation dans les maisons. Ingestion d'aliments et d'eau 0,29 0,28 0,40 Potassium 40, carbone 14, etc. Radiation provenant du sol 0,48 0,21 0,40 Dépend du sol et des matériaux de construction. Radiation provenant de l'espace 0,39 0,33 0,30 Dépend de l'altitude. Sous-total (sources naturelles) 2,40 3,10 1,50 Des populations importantes reçoivent de 10 à . Sources médicales 0,60 3,00 2,30 Les résultats mondiaux excluent la radiothérapie. Les résultats américains proviennent principalementde la tomodensitométrie (CT scan) et de la médecine nucléaire. Éléments de consommation - 0,13 Cigarettes, transport aérien, matériaux des immeubles, etc. Essais nucléaires atmosphériques 0,005 - 0,01 Maximum de en 1963 et en déclin depuis ;plus élevé près des sites de test. Exposition occupationnelle 0,005 0,005 0,01 La moyenne mondiale pour tous les travailleurs est de ,principalement due au radon dans les mines. La moyenne américaine est principalement due aux travailleurs médicaux et aux travailleurs des compagnies d'aviation. Catastrophe nucléaire de Tchernobyl 0,002 - 0,01 Maximum de en 1986 et en déclin depuis ; plus élevé près du site. Cycle du combustible nucléaire 0,0002 0,001 Jusqu'à près des sites ; excluant l'exposition occupationnelle. Autres - 0,003 Industries, sécurité, médecine, éducation et recherche. Sous-total (sources artificielles) 0,61 3,14 2,33 Total 3,01 6,24 3,83 millisieverts par année
Rayonnement de fond naturel
Les matières radioactives sont présentes dans la nature. Des quantités détectables de ces matières se trouvent naturellement dans le sol, les roches, l'eau, l'air et la végétation, à partir desquels elles sont inhalées et ingérées dans le corps.
En plus de cette exposition interne, les humains reçoivent également des radiations de sources externes à partir de matériaux radioactifs présents à l'extérieur du corps et du rayonnement cosmique provenant de l'espace.
La dose naturelle moyenne mondiale pour les humains est d'environ 2,4 millisieverts (mSv) par an. Ceci est quatre fois l'exposition moyenne mondiale artificielle au rayonnement, qui en 2008 représentait environ par an.
Dans certains pays riches, comme les États-Unis et le Japon, l'exposition artificielle est, en moyenne, supérieure à l'exposition naturelle, à cause d'un meilleur accès à l'imagerie médicale. En Europe, l'exposition au rayonnement de fond naturel moyen par pays varie de moins de par an au Royaume-Uni à plus de par an pour certains groupes en Finlande.
Radiations provenant de l'air
La plus grande source de rayonnement naturel est le radon contenu dans l'air. Le radon est un gaz radioactif qui émane du sol. Le radon et ses isotopes, les radionucléides parents et leurs produits de désintégration contribuent tous à une dose inhalée moyenne de (millisievert par an). Le radon est inégalement réparti à la surface de la Terre, de sorte que des concentrations beaucoup plus élevées sont enregistrées dans certaines régions du monde où le radon représente un danger important pour la santé.
Des concentrations de plus de 500 fois la moyenne mondiale ont été trouvées à l'intérieur de bâtiments en Scandinavie, aux États-Unis, en Iran et en Tchéquie.
Le radon est un produit de désintégration de l'uranium, qui est relativement commun dans la croûte terrestre, mais plus concentrée dans certaines roches minéralisées dispersées dans le monde. Le radon suinte de ces minerais dans l'atmosphère ou dans l'eau souterraine ou s'infiltre dans les bâtiments. Le radon et ses produits de désintégration peuvent être inhalés dans les poumons où ils résident pendant une période de temps après l'exposition.
Bien que le radon soit présent naturellement dans l'environnement, l'exposition au radon peut être augmentée ou diminuée par l'activité humaine, notamment par les techniques de construction des maisons. Un sous-sol mal scellé dans une maison bien scellée peut entraîner l'accumulation de radon à l'intérieur de l'habitation, exposant ses résidents à des concentrations élevées. La construction généralisée de maisons étanches dans le monde industrialisé du Nord a fait du radon la principale source de rayonnement de fond dans certaines régions du nord de l'Amérique du Nord et de l'Europe. Comme il est plus lourd que l'air, le radon a tendance à s'accumuler dans les sous-sols et les mines. Une bonne étanchéisation et une bonne ventilation des sous-sols peuvent réduire l'exposition au radon. Certains matériaux de construction, par exemple le béton cellulaire contenant du alum shale, du phosphogypse ou du tuf volcanique italien, peuvent émettre du radon s'ils contiennent du radium et sont poreux aux gaz.
L'exposition au radon est indirecte. Le radon 222 (qui constitue la quasi-totalité du radon naturel) a une demi-vie courte (4 jours) et se désintègre en d'autres nucléides radioactifs solides. Ces particules radioactives peuvent être inhalées et rester logées dans les poumons, provoquant une exposition continue à la radioactivité. Le radon est la deuxième cause de cancer du poumon après le tabagisme, et cause à par cancer par an aux États-UnisRadon and Cancer: Questions and Answers - National Cancer Institute (USA).
La plus grande partie du rayonnement de fond atmosphérique est causée par le radon et ses produits de désintégration. Le spectre gamma montre des pics importants à 609, et , appartenant au , un produit de désintégration du radon. Le rayonnement de fond atmosphérique varie beaucoup selon la direction du vent et des conditions météorologiques. Une grande quantité de radon peut également être libérée à partir du sol de façon soudaine, puis former un nuage de radon pouvant se déplacer sur des dizaines de kilomètresGary W. Philips, David J. Nagel, Timothy Coffey, A Primer on the Detection of Nuclear and Radiological Weapons, Center for Technology and National Security Policy, National Defense University, mai 2005.
Radiations provenant de l'espace
La Terre et tous les êtres vivants sont constamment bombardés par des radiations provenant de l'espace. Ces radiations sont principalement constituées d'ions chargés positivement (des protons jusqu'aux ions de fer et même des ions d'atomes plus gros) provenant de sources extérieures à notre système solaire. Ce rayonnement interagit avec les atomes dans l'atmosphère pour créer une pluie de rayonnement secondaire, incluant des rayons X, des muons, des protons, des particules α, des pions, des électrons et des neutrons. À la surface de la Terre, le rayonnement cosmique est constitué en grande partie de muons, de neutrons et d'électrons, et son intensité varie dans les différentes régions du monde en fonction du champ magnétique terrestre et de l'altitude. Ce rayonnement est beaucoup plus intense dans la haute troposphère et est donc particulièrement préoccupant pour les équipages des compagnies aériennes et les passagers fréquents, qui passent de nombreuses heures par an dans cet environnement. Les équipages des compagnies aériennes reçoivent généralement une dose supplémentaire de radiation de l'ordre de par an.
De même, les rayons cosmiques provoquent plus l'exposition de fond chez les astronautes que chez les humains à la surface de la Terre. Les astronautes en orbite terrestre basse, comme dans la station spatiale internationale ou dans la navette spatiale, sont partiellement protégés par le champ magnétique terrestre, mais ils souffrent également des radiations de la ceinture de Van Allen qui résulte du champ magnétique terrestre et qui accumule les rayons cosmiques. En dehors de l'orbite terrestre basse, tel que constaté par les astronautes de la mission Apollo qui ont voyagé vers la Lune, ce rayonnement de fond est beaucoup plus intense, et représente un obstacle considérable à l'exploration humaine à long terme de la Lune ou de Mars.
Les rayons cosmiques provoquent également des transmutations dans l'atmosphère. Dans ces transmutations, le rayonnement secondaire généré par les rayons cosmiques se combine avec des noyaux atomiques dans l'atmosphère pour former différents nucléides. Plusieurs nucléides, appelés nucléides cosmogéniques, sont ainsi produits, mais le plus notable de ceux-ci est certainement le carbone 14 produit par des interactions avec des atomes d'azote. Ces nucléides cosmogéniques finissent par atteindre la surface de la Terre et peuvent être incorporés dans les organismes vivants.
La production de ces nucléides varie légèrement avec les variations à court terme dans l'intensité du flux de la radiation solaire, mais elle est considérée comme pratiquement constante sur de longues échelles de milliers d'années. La production constante et l'incorporation dans les organismes des atomes de sont les principes permettant la datation par le carbone 14 de matériaux biologiques anciens, tels que des objets en bois ou des restes humains.
Radiations provenant de la terre
Par définition, les radiations provenant de la terre n'incluent pas les radiations provenant des êtres vivants. Les principaux radionucléides responsables des radiations terrestres sont le potassium, l'uranium, le thorium et leurs produits de désintégration, dont certains, comme le radium et le radon sont intensément radioactifs, mais sont produits à de faibles concentrations. La plupart de ces sources ont diminué depuis la formation de la Terre, en raison de la désintégration radioactive et parce qu'il n'y a pas d'apport significatif de ces substances en provenance de l'espace. Ainsi, la radiation actuelle sur la Terre de l'uranium 238 est seulement la moitié de ce qu'elle était à l'origine de la Terre en raison de sa demi-vie de d'années. La radiation du potassium 40 (demi-vie de d'années) est seulement 8 % de la radiation d'origine.
La radiation au-dessus de la mer ou des grandes étendues d'eau est environ un dixième de la radiation au-dessus de la terre ferme.
Radiations provenant de la nourriture et de l'eau
Le potassium et le carbone, qui sont des éléments chimiques essentiels au corps humain, ont des isotopes radioactifs qui ajoutent considérablement à notre dose de rayonnement de fond. Un corps humain moyen contient environ de potassium 40 (40K) et environ (10−8 g) de carbone 14 (14C). Le a une demi-vie de .
Si on exclut la contamination interne causée par des matériaux radioactifs externes, la plus importante source d'exposition au rayonnement interne à partir des composants biologiques du corps humain est le . La décomposition d'environ de 40K par secondeRadioactive human body — Harvard University Natural Science Lecture Demonstrations fait du potassium la plus importante source de rayonnement en termes de nombre d'atomes en décomposition.
L'énergie des particules β produites par le 40K est environ celle des particules β provenant de la décomposition du 14C. Ce dernier est présent dans le corps humain à un niveau de avec une demi-vie biologique de http://www.ead.anl.gov/pub/doc/carbon14.pdf. La désintégration du 14C produit environ par seconde. Cependant, un atome de 14C est présent dans l'information génétique (ADN) de la moitié des cellules, tandis que le potassium n'y est pas présent. La désintégration d'un atome de 14C à l'intérieur de l'ADN d'une personne se produit environ par seconde, changeant un atome de carbone en un atome d'azote.