人类一直生活在天然电离辐射的环境中。这种辐射来源于宇宙射线和地壳中的天然放射性核素所形成的地表辐射。由于地质条件不同和地理上的差别，天然电离辐射水平有地区差异。这种天然电离辐射源造成的照射称为天然本底辐射。

天然本底辐射是世界上每个人都受到的一种电离辐射，而且到目前为止也是人类群体受到电离辐射最主要的来源。研究自然界中天然电离辐射的来源、各地区的辐射水平、和对人类造成的照射的剂量，对了解由于人类活动而造成天然本底辐射的增高，以及人工污染对人造成的照射的剂量和对人体健康的影响提供基本资料，为制订辐射防护标准和评价辐射危害可提供部分依据。

宇宙射线是天然本底辐射的来源之一，是来自宇宙空间的高能粒子流。在地球大气层以外的宇宙射线叫初级宇宙射线，进入大气层以后的是次级宇宙射线。初级宇宙射线是由初级银河系宇宙射线、地磁俘获辐射带和太阳辐射组成，其中主要是初级银河系宇宙射线，它是从星际空间进入太阳系的高能粒子流，有质子、α粒子、其它重粒子、中子、电子、光子等。

初级宇宙射线的粒子和大气层上部的原子核互相碰撞后，产生次级宇宙射线，其组成以质子、中子、介子为主。高能的次级粒子流又可与空气中的原子核反应，形成级联核反应。此外宇宙射线和大气中的原子核反应还可生成一些宇生放射性核素，主要有3H、7Be、10Be、²²Na、¹⁴C等。

宇宙射线的辐射在大气层上部较强，到达地面时已经减弱。在地球的某一点上，宇宙射线产生的剂量率是相对恒定的，但随着纬度和高度而发生变化。低纬度地区宇宙射线的剂量率低，高纬度地区剂量率高。宇宙射线(除中子外)给人类造成的每年吸收剂量，在中纬度海平面处约为28～30 mrad; 中子部分给人体造成的吸收剂量，在纬度大于40°的海平面为0.35mrad，在赤道地区为0.2mrad。在地球上空几公里以内大约每升高1.5km，宇宙射线要增加一倍。由于宇宙航行和高空喷气飞机的发展，高空宇宙射线对人员的照射受到了重视。当普通客机飞行高度为12km时，每小时接受的剂量当量为0.6mrem，而超音速客机升至20km高空时，则每小时为1.7mrem。一个普通客机的机务人员每年平均飞行600小时，其年剂量当量为0.5rem，而超音速飞机高空飞行时则每年要受到1rem的照射。宇生放射性核素中的³H和¹⁴C可与人体中稳定性元素氢和碳一起参与代谢，构成人体中内照射的辐射源。

地壳的岩石与土壤，都含有天然放射性核素。原子序数较小的天然放射性核素主要有⁴⁰K、⁸⁷Rb、¹¹5In、¹³⁸La、1⁴⁷Sm等，以⁴⁰K最重要，因为钾是地球上分布最广、含量也较高并参与人体代谢的元素之一。钾的放射性同位素，在自然界中与稳定性钾均匀混合，占天然钾重量比的0.0118%，半衰期为1.26×109年，发射β粒子和部分γ射线，是天然辐射源中对人体造成内照射的主要来源。另一类是原子序数大于83的重天然放射性核素，是以²³⁸U、²³⁵U和²³²Th为首的和它们的一系列子体组成的三个天然放射系，它们大部分为α辐射体，也有发射β粒子的。最后都衰变成稳定性铅。三个天然放射系的衰变情况参见附录1。

正常地区的岩石与土壤中，天然放射性核素的含量在一定的范围内波动。40K、238U和232Th在某些岩石与土壤中的放射性含量水平见表1、表2。

全世界99%以上的居民住的正常地区中，由于天然放射性核素所造成的γ外照射的年吸收剂量约为32mrad。

大气中的天然放射性主要是铀、钍衰变系中的气态子体氡(²²²Rn)和(²²⁰Rn)和它们的子体产物从地表扩散到大气中构成的，另外还有少量宇生放射性核素和铀、钍的尘粒。近地面空气中氡浓度与该地区氡从土壤中的析出率、气象、海拔等条件有关。陆地空气中氡浓度多在10^-13～10-¹⁴Ci/L;随海拔高度的增高，大气中氡浓度逐

表1 ⁴⁰K、²³⁸U和²³²Th在某些岩石中有代表性的放射性含量

(摘引UNSCEAR 1977 Report to the General Assembly，with annexes)

表2 ⁴⁰K、²³⁸U和²³²Th在不同类型土壤中平均放射性含量

(摘引UNSCEAR 1977 Report to the General Assembly，with annexes)

渐降低，距地面100m高度的空气中氡浓度为地面上1cm处的69%，到7000 m处仅为7%。风、雨和空气含尘量都影响空气中氡的浓度。山洞和地下矿穴中氡浓度都高。沿海或海岛空气中氡浓度比陆地低一个量级，海面上比陆地上要低二个量级。建筑物内空气中氡的浓度取决于建筑材料和通风条件。木屋和通风良好的建筑物内空气中氡浓度接近室外值，混凝土建筑物内氡浓度明显高于室外，通风不好的室内氡浓度增高。和氡相比较，含量的意义较小。

各种水源中都含有微量的天然放射性核素，含量与该地区岩石与土壤中的放射性含量有关。陆地水中铀浓度波动在0.024～200μg/L之间，226Ra含量为0.01～1pCi/L。海水中⁴⁰K含量高，约300pCi/L，²²⁶Ra只有0.05pCi/L，海水中铀含量均匀，每升含几个微克。

多数动植物食品中⁴⁰K的放射性含量在10-⁹Ci/kg的水平，226Ra的含量波动于0.1～5pCi/kg。一些研究资料表明，每天经食物进入人体的226Ra约为1pCi，238U约为0.3～0.5pCi/kg。人体软组织中²³⁵U含量约为0.03～0.3 pCi/kg，人骨中为4～5 pCi/kg;人骨中²²⁶Ra含量波动于2～20 pCi/kg，平均值为8 pCi/kg。

世界上有些地区地表的岩石与土壤中含有的天然放射性核素，主要是铀、钍及它们的子体²²⁶Ra或²²⁸Ra含量明显高于正常地区，致使地面γ照射量率和环境中放射性核素含量明显增高。这些地区称为高本底辐射地区。巴西的里约热内卢、Espirito Santo州独居石地区和Minas Gerais州火山侵入岩地区及印度喀拉拉邦独居石地区等是世界著名的高本底辐射地区。巴西和印度的高本底辐射地区的居民受到的天然辐射每年平均照射量分别为636和397mR; 但分布很不均匀，每天经食物进入体内的²²⁸Ra分别为60～240pCi和160 pCi。我国广东省阳江县也是高本底辐射地区，居民因地表和住室每年受到的γ照射量率平均为330 mR，约为正常本底对照地区的三倍;土壤中U的平均浓度为7.7mg/kg，Th60.37mg/kg，226Ra 3.91 nCi/kg，为正常本底对照地区的4～7倍。

综合以上各种天然辐射源构成的环境天然本底辐射，可粗略估计生活在正常地区的居民受到内、外照射的吸收剂量每年约为100 mrad。各种天然辐射源对人体照射的年有效剂量当量见表3。

表3 正常地区天然辐射源对人体造成的年有效剂量当量

(引UNSCEAR 1982 Report to the General Assembly，1982)