Радон. Польза и вред

 

ПУТИ РЕШЕНИЯ РАДОНОВОЙ  ПРОБЛЕМЫ

В настоящее время остаётся актуальной проблема облучения людей  радиоактивным газом радоном. Ещё  в XVI веке отмечена большая смертность горняков Чехии, Германии. В 50 – е  годы ХХ века появились объяснения этому факту. Было доказано, что радиоактивный  газ радон, присутствующий в шахтах урановых рудников, оказывает губительное  действие на организм человека. Интересно  проследить, как изменилось отношение  к проблеме влияния радона в наши дни.

Анализ научно – популярных изданий показывает долю внутреннего  облучения от различных источников радиации.

 

 

 

 

Таблица 1

Источники радиации.	Среднегодовая эффективная  доза облучения, мЗв
Естественные Искусственные источники, используемые в медицине Радиоактивные осадки Атомная энергия	2 0,4 0,02 0,001
Всего	2,4

Из таблицы следует, что 66% внутреннего облучения определяется земными радионуклидами. Согласно оценкам  учёных радон и его дочерние продукты распада обеспечивают примерно ¾  годовой эффективной дозы облучения, которую получает население от земных источников радиации.

По оценкам учёных радон  – 222 с точки зрения вклада в суммарную  дозу облучения в 20 раз мощнее других изотопов. Этот изотоп изучается больше других и называется просто радоном. Основными источниками радона являются почва и строительные материалы.

Все строительные материалы, почва, земная кора содержат радионуклиды радия – 226 и тория – 232. В результате распада этих изотопов возникает  радиоактивный газ – радон. Кроме  этого при α – распадах образуются ядра, находящиеся в возбуждённом состоянии, которые переходя в основное состояние испускают γ – кванты. Эти γ – кванты формируют радиоактивный фон помещений, в которых мы находимся. Интересен тот факт, что радон, являясь инертным газом, не образует аэрозолей, т.е. не присоединяется к пылинкам, тяжёлым ионам и т.д. Из – за химической инертности и большого периода полураспада радон – 222 может мигрировать по трещинам, порам почвы и породы на большие расстояния, причём длительно (около 10 дней).

Долго вопрос о биологическом  влиянии радона оставался открытым. Оказалось, что при распаде все  три изотопа радона образуют дочерние продукты распада (ДПР). Они являются химически активными. Большая часть  ДПР, присоединяя электроны, становятся ионами, легко присоединяются к аэрозолям  воздуха, становясь его составной  частью. Принцип регистрации радона в воздухе основан на регистрации ионов ДПР. Попадая в дыхательные пути ДПР радона, вызывают радиационные повреждения лёгких и бронхов.

Какими путями радон появляется в воздухе. Проанализировав данные можно выделить следующие источники  атмосферного радона:

Таблица 2

Источники радона	Мощность выделения 1012Бк/год
Выход из почвы Грунтовые воды Океан Фосфатные отходы Угольные отходы Сжигание угля Природный газ	740 105 185 105 111 104 740 102 740 33,3 370

Радон освобождается из почвы  и воды повсюду, однако в разных точках земного шара его концентрация в  наружном воздухе различна. Средний  уровень концентрации радона в воздухе  примерно равен 2 Бк/м³.

Оказалось, что основную часть дозы обусловленную радоном  человек получает находясь в закрытом, непроветренном помещении. В зонах с умеренным климатом концентрация радона в закрытом помещении примерно в 8 раз выше, чем в наружном воздухе. Поэтому нам было интересно узнать, что является основным источником радона в доме. Анализ данных печати приведён в таблице:

Таблица 3

Источники радона в доме	Доля от общего поступления, %
Почва и породы под зданием Внешний воздух Строительные материалы Вода Природный газ	70 13 7 5 4

Из приведённых данных следует, что объёмная активность радона в воздухе помещений формируется  в основном из почвы. Концентрация радона в почве определяется содержанием  в ней радионуклидов радия-226, тория-228, строением почвы и влажностью. Строение и структура земной коры определяет диффузионные процессы атомов радона, их миграционную способность. Миграция атомов радона увеличивается с увеличением влажности почвы. Эмиссия радона из почвы имеет сезонный характер.

Повышение температуры вызывает расширение пор в почве, а следовательно, увеличивает выделение радона. Кроме того, повышение температуры усиливает испарение воды, с которой в окружающее пространство выносится радиоактивный газ радон. Повышение атмосферного давления способствует проникновению воздуха вглубь почвы, концентрация радона при этом падает. Напротив, при понижении внешнего давления богатый радоном грунтовый газ устремляется к поверхности и концентрация радона в атмосфере увеличивается.

Важным фактором, уменьшающим  поступление радона в помещение, является выбор территории для строительства. Кроме почвы и воздуха источником радона в доме являются строительные материалы. Испарение радона из гранул микрочастиц породы или стройматериала называется эксхаляцией. Эксхаляция радона из строительных материалов зависит от содержания в них радия, плотности, пористости материала, параметрами помещения, толщины стен, вентиляции помещений. Объёмная активность радона в воздухе помещения всегда выше, чем в атмосферном воздухе. Для характеристики строительных материалов вводится понятие длины диффузии радона в веществе.

Из стены выходят только те атомы радона, которые находятся  в порах материала на глубине  не большей, чем длина диффузии. На схеме представлены пути проникновения  в помещение:

· Через щели в монолитных полах;

· Через монтажные соединения;

· Через трещины в стенах;

· Через промежутки вокруг труб;

· Через полости стен.

По оценкам исследований скорость поступления радона в одноэтажный  дом составляет 20 Бк/м³час, при этом вклад бетона и других стройматериалов в эту дозу составляет всего 2 Бк/м³час. Содержание радиоактивного газа радона в воздухе помещений определяется содержанием в стройматериалах радия и тория. Применение в производстве стройматериалов с использованием безотходных технологий сказывается на объёмной активности радона в помещении. Использование кальций – силикатных шлаков, полученных при переработке фосфатных руд, пустых пород из отвалов обогатительных фабрик уменьшает загрязнение окружающей среды, удешевляет производство стройматериалов, человека радоном. Особенно высокой удельной активностью обладают блоки из фосфогинса, квасцовых глинистых сланцев. С 1980 г. производство такого газобетона прекращено из – за высокой концентрации радия и тория.

При оценках радонового риска  всегда надо помнить, что вклад собственно радона в облучение относительно невелик. При радиоактивном равновесии между радоном и его дочерних продуктов распада(ДПР) этот вклад не превышает 2%. Поэтому доза облучения легких от ДПР радона определяется величиной, эквивалентной равновесной объемной активности (ЭРОА) радона:

С_{Rn экв}= n_RnF_Rn= 0,1046n_RaA+ 0,5161n_RaB+ 0,3793n_RaC,

где n_Rn, n_RaA, n_RaB, n_RaC– объемные активности радона и его ДПР Бк/м³, соответственно; F_Rn –коэффициент равновесия, который определяется как отношение эквивалентной равновесной объемной активности радона в воздухе к реальной объемной активности радона. На практике всегда F_Rn< 1 (0,4–0,5).

Нормативы ЭРОА радона в  воздухе жилых зданий,Бк/м:

Ещё одним источником радона в помещениях является природный  газ. При сгорании газа радон накапливается  в кухне, котельных, прачечных и  распространяются по зданию. Поэтому  очень важно в местах сгорания природного газа иметь вытяжные шкафы.

В связи с наблюдаемым  сегодня в мире строительным бумом  опасность радонового заражения  необходимо учитывать при выборе и строительных материалов, и мест постройки домов.

Оказывается, что глинозем, применявшийся десятилетиями в  Швеции, кальций-силикатный шлак и фосфоргипс, широко использовавшиеся при изготовлении цемента, штукатурки, строительных блоков, также обладают высокой радиоактивностью. Однако основным источником радона в помещениях являются не строительные материалы, а грунт под самим домом, даже если этот грунт содержит вполне приемлемую активность радия - 30-40 Бк/м3. Наши дома построены как бы на губке, пропитанной радоном! Расчеты показывают, что если в обычной комнате объемом 50 м3, присутствует всего 0,5 м3 почвенного воздуха, то активность радона в ней составляет 300-400 Бк/м3. То есть дома представляют собой коробки, улавливающие радон, «выдыхаемый» землей.

Можно привести следующие  данные содержания свободного радона в различных горных породах 

 

При строительстве новых  зданий предусматриваются (должны предусматриваться.) выполнение радонозащитных мероприятий; ответственность за проведение таких мероприятий, а также за оценку доз от природных источников и осуществление мероприятий по их снижению, Федеральным законом “О радиационной безопасности населения” N3-Ф3 от 9.01.96г. и разработанными на его основе Нормами радиационной безопасности НРБ-96 от 10.04.96г, возлагается на администрацию территорий. Основные направления (мероприятия) Региональных и Федеральных программ “Радон” 1996-2000 гг. следующие:

·  Радиационно-гигиеническое обследование населения и народно-хозяйственных объектов;

·  Радиоэкологическое сопровождение строительства зданий и сооружений.

·  Разработка и реализация мероприятий по снижению облучения населения.

·  Оценка состояния здоровья и осуществление профилактических медицинских мероприятий для групп радиационного риска.

·  Приборно-методическое и метрологическое обеспечение работ.

·  Информационное обеспечение.

·  Решение этих проблем требует значительных финансовых затрат.

 

 

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В проблеме радона остается много нерешенных вопросов. С одной  стороны, они имеют чисто научный  интерес, а с другой – без их решения сложно проводить какие-либо практические работы, например в рамках Федеральной программы «Радон».

Кратко эти проблемы можно  сформулировать в следующем виде.

1. Модели радиационных  рисков при облучении радоном  получены на основе анализа  данных по облучению шахтеров. До сих пор неясно, насколько  справедлив перенос этой модели  риска на облучение в жилищах.

2. Достаточно неоднозначна  проблема определения эффективных  доз облучения при воздействии  ДПР радона и торона. Для корректного перехода от ЭРОА радона или торона к эффективной дозе необходимо принимать во внимание такие факторы, как доля свободных атомов и распределение активности по размерам аэрозолей. Публикуемые в настоящее время оценки связи иногда различаются в насколько раз.

3. До сих пор не существует  надежной формализованной математической  модели, описывающей процессы накопления  радона, торона и их ДПР в атмосфере помещений с учетом всех путей поступления, параметров строительных материалов, покрытий и т.п.

4. Существуют проблемы, связанные  с уточнением региональных особенностей  формирования доз облучения от  радона и его ДПР 

 

Статистика

Например, по статистике в  Швеции около десяти процентов этой страны живут на почвах с большим  содержанием радона. Около трёх тысяч  граждан Швеции умирает от рака лёгких. По подсчётам специалистов около 500 человек умерло от превышения концентрации радона в их домах.

 

ЛИТЕРАТУРА

1.  Андруз, Дж. Введение в химию окружающей среды. Пер. с англ. – М: Мир, 1999. – 271 с.: ил.

2.  Ахметов, Н.С. Общая и неорганическая химия. Учеб. для вузов / Н.С. Ахметов. – 7-е изд., стер. – М.: Высш.шк., 2008. – 743 с., ил.

3.  Буторина, М.В. Инженерная экология и менеджмент: Учебник / М.В. Буторина и др.: под ред. Н.И. Иванова, И.М. Фадина.- М.: Логос, 2003. – 528 с.:ил.

4.  Девакеев Р, Инертные газы: история открытия, свойства, применение. [Электронный ресурс] / Р. Девакеев. – 2006. – Режим доступа: www.ref.uz/download.php?id=15623

5.  Колосов, А.Е. Радон 222,его влияние на человека. [Электронный ресурс] / А.Е. Колосов. Московская средняя школа имени Ивана Ярыгина, 2007. – Режим доступа: http://ef-concurs.dya.ru/2007-2008/docs/03002.doc

6.  Короновский Н.В., Абрамов В.А. Землетрясения: Причины, последствия, прогноз // Соросовский Образовательный Журнал. 1998. № 12. С. 71-78.

7.  Коттон, Ф. Современная неорганическая химия, 2 часть. Пер. с англ. / Ф.Коттон, Дж. Уилкинсон : под ред. К.В. Астахова.- М.: Мир, 1969. –495 с.:ил.

8.  Нефёдов, В.Д. Радиохимия. [Электронный ресурс] / В.Д. Нефёдов и др. – М: Высшая школа,1985. – Режим доступа: http://www.library.ospu.odessa.ua/online/books/RadioChimie/Predislov.html

9.  Николайкин, Н.И. Экология: учебник дл вузов [Тест]/Н.И. Николайкин.- М.: Дрофа, 2005.- с.421-422

10.  Уткин, В.И. Газовое дыхание Земли / В.И. Уткин // Соросовский Образовательный Журнал. - 1997. - № 1. С. 57–64.

11.  Уткин, В.И. Радон и проблема тектонических землятрясений [Электронный ресурс] / В.И. Уткин Уральский государственный профессионально-педагогический университет, 2000. – Режим доступа: http://www.pereplet.ru/obrazovanie/stsoros/1133.html

12.  Уткин, В.И. Радоновая проблема в экологии [Электронный ресурс] / В.И. Уткин Уральский государственный профессионально-педагогический университет, 2000. – Режим доступа: http://209.85.129.132/search?q=cache:zprKCPOwKBcJ:www.pereplet.ru/nauka/Soros/pdf