Вся правда о газе радон и естественной радиации. Самый тяжелый газ. Радиоактивный газ радон: свойства, характеристики, период полураспада Излучение радона

Радон – самый тяжелый из благородных газов, которые раньше, еще лет 20–30 назад, чаще называли инертными газами. Он не имеет ни запаха, ни вкуса, прозрачен и бесцветен. Его плотность при 0°С равна 9,81 кг/м3, т. е. почти в 8 раз больше плотности воздуха. Радон - наиболее редкий и самый тяжелый радиоактивный газ;он обладает удивительными свойствами: при температуре, равной минус 62 С он превращается в бесцветную жидкость, которая в семь раз тяжелее воды и которая флюоресцирует ярким голубым или фиолетовым цветом. Около минус 71 С° радон становится твердым и непрозрачным веществом, излучающим голубое сияние. Радон без нагревания испускает тепло и со временем может образовывать:, твердые радиоактивные элементы.

Радон в 110 раз тяжелее водорода, в 55 раз тяжелее гелия и в 7,5 раз тяжелее воздуха. Один литр газа весит около 9,9 грамм. Однако, пока эти сведения не проверены, так как чтобы получить один литр радона из солей радия, нужно около 500 кг радия. Да если бы такой объем газа и был получен каким-либо образом, то, по словам профессора Резерфорда, ученого, открывшего радон в 1900 году, никакой сосуд не мог бы удержать его, так как количество тепла, испускаемое радоном, расплавило бы сосуд, в который его заключили.(П.Р.Таубе, Е.И.Руденко, "От водорода до нобелия?"). Радон химически инертен и реагирует только с сильными фторирующими реагентами. Все изотопы радона радиоактивны и довольно быстро распадаются: самый устойчивый изотоп 222 Rn имеет период полураспада 3,8 сут., второй по устойчивости – 220 Rn (торон) – 55,6 с.

Почему радон, имея только короткоживущие изотопы, не исчезает из атмосферного воздуха совсем? Оказывается, он постоянно поступает в атмосферу из земных пород: 222 Rn – при делении ядер 238 U, а 220 Rn – при делении ядер 232 Th. Пород, содержащих уран и торий, в земной коре довольно много (например, граниты, фосфориты), поэтому убыль компенсируется поступлением и в атмосфере существует некая равновесная концентрация радона. Казалось бы, роль этого крайне редкого, инертного, неустойчивого химического элемента в нашей жизни не может быть не только значительной, но даже просто заметной. Однако это совсем не так. Точнее, лет 20 назад стали считать, что это может быть и не так.
Изотоп 222Rn дает примерно 50–55% дозы облучения, которое ежегодно получает каждый житель Земли, изотоп 220Rn прибавляет к этому еще ~5–10%. Однако исследования показали, что в отдельных местностях радоновое облучение во много раз и даже на несколько порядков может превышать средние величины.

(Alfa) - радиоактивность (альфа-излучение) - представляет собой поток альфа-частиц, испускаемых при радиоактивном распаде элементов тяжелее свинца или образующихся в ходе ядерных реакций. Альфа частица фактически представляет собой ядро гелия, состоящее из двух протонов и двух нейтронов. Имеет статический электрический заряд равный +2, ее массовое число равно 4. Альфа-излучение обладает малой проникающей способностью (всего несколько сантиметров в воздухе и десятки микрон в биологической ткани). Поток альфа-частиц легко остановит даже лист бумаги. Поэтому даже обладающие самой большой энергией альфа-частицы не могут проникнуть сквозь огрубевшие верхние слои клеток кожи. Однако, альфа-излучение гораздо опаснее, когда источник альфа-частиц находится внутри организма. Ниже приведены основные альфа-излучатели и соответствующие эффективные дозы, которые может получить человек за год употребления воды, содержащей любой из этих альфа-радионуклидов с уровнем радиоактивности 0.1 Бк/л.

ГЕОЛОГИЯ РАДОНА
Образование и распространение радона изучает геология, поскольку именно горные породы являются его первоисточником. В первую очередь содержание радона в окружающей среде зависит от концентрации материнских элементов в породах и почвах, Поэтому первое представление о распространении радона в окружающей среде может дать геологическая карта.
Несмотря на то, что радиоактивные элементы встречаются в тех или иных количествах повсеместно, распределение их в земной коре очень неравномерно. Наиболее высокие концентрации урана свойственны изверженным (магматическим) породам, в особенности гнитом. Высокие концентрации урана также могут быть приурочены к темноцветным сланцам, осадочным породам, содержащим фосфаты, а также метаморфическим породам, образовавшимся из этих отложений. Естественно, что и почвы, и обломочные отложения, образовавшиеся в результате переработки вышеназванных пород, также будут обогащены ураном.
Кроме этого основными источниками - содержателями радона являются горные и осадочные породы, содержащие уран (радий.):

• бокситы и углистые сланцы тульского горизонта нижнего карбона, залегающие на глубинах от 0 до 50 м и с содержаниями урана более 0,002%;
• углеродисто-глинистые диктионемовые сланцы, глауконитовых и оболовых песков и песчаников пакерортского, цератопигиевого и латоринского горизонтов нижнего ордовика, залегающие на глубинах от 0 до50 м с содержанием урана более 0,005%.
• углеродсодержащие гравелиты, песчаников и алевролитов гдовского горизонта венда, залегающие на глубинах от 0 до 100 м с содержанием урана более 0,005 %;
• граниты рапакиви верхнего протерозоя, залегающие приповерхностно и имеющих содержание урана более 0,0035 %;
• калиевые, микроклиновые и плагиомикроклиновые граниты протерозойско-архейского возраста с содержанием урана более 0.005 %;
• гранитизированные и мигматизированные архейские гнейсы, залегающие приповерхностно, в которых урана более 3,5 г/т.

В результате радиоактивного распада атомы радона попадают в кристаллическую решетку минералов. Процесс выделения радона из минералов и пород в паровое или трещинное пространство получил название эманирования. Не все атомы радона могут выделиться в поровое пространство, поэтому для характеристики степени высвобождения радона используется коэффициент эманирования. Его величина зависит от характера породы, ее структуры и степени ее раздробленности. Чем меньше зерна породы, чем больше внешняя поверхность зерен, тем активнее идет процесс эманирования.

Дальнейшая судьба радона связана с характером заполнения порового пространства породы. В зоне аэрации, то есть выше уровня грунтовых вод, поры и трещины пород и почв заполнены, как правило, воздухом. Ниже уровня грунтовых вод все пустотное пространство пород заполнено водой (в нефтегазоносных районах оно может быть также заполнено нефтью и газом). В первом случае радон как всякий газ распространяется по законам диффузии. Во втором - может также мигрировать вместе с водой. Дальность миграции радона определяется его периодом полураспада. Поскольку этот период не очень велик, дальность миграции радона не может быть большой. Для сухой породы она больше, однако, как правило, радон мигрирует в водной среде. Именно поэтому наибольший интерес представляет изучение поведение радона в воде.

Основной вклад в распространение радона вносят так называемые диктионемовые сланцы нижнего ордовика, места, распространения которых являются наиболее радоноопасными территориями России. Диктионемовые сланцы протягиваются полосой шириной от 3 до 30 км. от г. Кингисепп на западе до р. Сясь на востоке, занимая площадь порядка 3000 кв. км. На всем протяжении сланцы обогащены ураном, содержание которого варьирует в пределах от 0.01% до 0.17%, а суммарное количество урана составляет сотни тысяч тонн. В области Балтийско-Ладожского уступа сланцы выходят на дневную поверхность, а к югу погружаются на глубину до первых десятков метров.

С 1992 г. на площади развития сланцев производится экспозиционная эманационная съемка с целью выявления радонопроводящих зон и полей в грунте. На 18 рекогносцировочных профилях общей длинной 110.18 км., выполнено 5500 измерений. Фоновые концентрации радона в почвенном воздухе составляют 15 Бк/л, что в три раза выше регионального фона в Ленинградской области. При этом отчетливо выделяются три уровня аномальных полей: первый 34-67 Бк/л., (на который приходится 40.9% общей длины профилей), второй 68-135 Бк/л. (12.5% длины профилей) и третий 136 Бк/л. и выше (2.8% длины профилей).

Ожидается, что в пределах радоноопасных зон и полей с концентрацией радона в грунтовом воздухе выше 67 Бк/л., охватывающих площадь порядка 450 кв.км., объемная эквивалентная равновесная активность радона в помещениях будет превышать 100 Бк/куб.м., что обуславливает эффективную ежегодную дозу облучения свыше 5 мЗв в год. Такие территории, в соответствии с действующими "Критериями оценки экологической обстановки территорий для выявления зон чрезвычайной экологической ситуации и зон экологического бедствия" (М., 1992 г.), относятся к территориям чрезвычайной экологической ситуации и находящиеся на них населенные пункты должны быть подвергнуты первоочередному радиационному обследованию на содержание радона в воздухе помещений.

Проводниками радона под землей являются региональные разломы, заложенные в допалеозойское время, и разломы, активизированные в мезо-кайонозойское время, с помощью которых радон появляется на поверхности земли и частично концентрируется в рыхлых слоях пород земли.

Из регионов России потенциально опасных в этом смысле выделяют Западную Сибирь (Белокуриха, Новосибирск), Забайкалье (Краснокаменск), Северный Кавказ (Пятигорск) и Северо-западные регионы России.

Самым мощным источником поступления естественных радионуклидов, а в частности радона, в атмосферу является энергетические преприятия, работающие на органическом топливе - угле, сланце, нефти:

Прибалтийская ТЭС, работающая на сланцах. Выбрасывает в атмосферу с дымовыми выбросами до 90% урана, от 28 до 60% радия и до 78% тория. Помимо аэрозольного компонента в выбросах может присутствовать до 20% летучей золы. В результате деятельности Прибалтийской ТЭС вокруг нее образовалась зона повышенных концентраций естественных радионуклидов с радиусом примерно 40 высот труб станции. В указанной зоне произошло увеличение концентраций естественных радионуклидов (ЕРН) на порядок для верхнего слоя почвы (3 см). Концентрация естественных радионуклидов в факеле составляет до 50 мкБк/куб.м радия, до 10 мкБк/куб.м тория и до 100 мкБк/куб.м урана при фоне 1 мкБк/куб.м воздуха.

Деятельность ПО "ФОСФОРИТ" по добыче фосфоритов, залегающих ниже диктионемовых сланцев, приводящяя к перераспределению урана и его продуктов распада из диктионемовых сланцев, и создание хвостохранилищ на берегу р.Луги приводит к тому, что речные воды сравнительно интенсивно выносят радий-226 в Лужскую губу, где он, в основном, осаждается на органической фракции донных отложений и железо-марганцевых конкрециях. Деятельность ПО "Фосфорит" касается, в основном, района долины реки Луга к северу от г.Кингисеппа.

Основным источником поступления радона в воздух помещений является геологическое пространство под зданием. Радон легко проникает в помещения по проницаемым зонам земной коры. Здание с газопроницаемым полом, построенное на земной поверхности, может увеличивать поток радона, выходящего из земли, до 10 раз за счет перепада давления воздуха в помещениях здания и атмосфере. Этот перепад оценивается в среднем величиной около 5 Па и обусловлен двумя причинами: ветровой нагрузкой на здание (разрежение, возникающее на границе газовой струи) и перепадом температур между комнатным воздухом и атмосферой (эффект дымовой трубы).

Содержание радона в воздухе помещений зависит от его содержания в почве и подстилающих породах, их эманирующей способности, климатических условий конструкции зданий и системы их вентиляции и кратностью воздухообмена в помещении. Концентрации и потоки радона крайне неравномерны, они изменяются в очень широких пределах для различных регионов и видов зданий. По оценкам Международной комиссии по радиационной защите (МКРЗ) индивидуальная суммарная доза облучения варьирует от 0,5 до 100 от модального значения дозы, причем она превышает не только предел дозы для ограниченной части населения от искусственных ИИИ (1 мЗв/год), но и может превышать предел дозы для профессионалов (20 мЗв/год).

Свой вклад в поток радона, поступающий в помещение, создает и его выход из строительных конструкций - радон может генерироваться строительными материалами при достаточно большом содержании в них урана и тория. Генерируется он вследствие того, что при строительстве здания был использован кирпич, изготовленный из глины, взятой, скажем, из карьера "Красный Бор", глины которого характеризуются повышенной радиоактивностью - 150-300 Бк/кг. Также на территории Ленинградской области существует еще около 20 месторождений (карьеров) для добычи нерудных материалов (граниты, пески, глины, известняки.): Каменногорское карьероуправление, "Возрождение", АО "Кампес", СЗРП "Ленинградский порт" и др. Значения Аэфф. ЕРН, содержащихся в этих материалах (гранитный щебень различных фракций, отсевы дробления), имеют значительный разброс и тоже характеризуются повышенной радиоактивностью (200 - 700 Бк/кг).
В исключительных случаях свой вклад в поступление радона в помещение может вносить его выход из водопроводной воды и бытового газа.

Радон-Урал

ПО УРОВНЮ РАДОНОВОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ СРЕДНИЙ УРАЛ ЗАНИМАЕТ ВТОРОЕ МЕСТО В РОССИИ
Напомним, в январе этого года на заседании Правительства области были озвучены такие данные: более 2 млн жителей Среднего Урала, а это почти половина жителей области, проживают на территориях с повышенным радиационным фоном. При этом 2/3 суммарной дозы ежегодного радиоактивного облучения населения составляют излучения радона и продуктов его деления. Только в Екатеринбурге 47% площади относится к территориям с разной степенью радоноопасности. По данным областного ГОЧС, по уровню радонового загрязнения Средний Урал занимает второе место в России, уступая только Алтайскому краю.

Все эти данные были получены еще в середине 1990-х гг. при проведении специальных измерений. На их основании составлена предварительная карта районирования по степени радоновой опасности. Так, на территории Екатеринбурга специалисты ГО и ЧС выделили 7 радоноопасных зон. К их числу относятся, например, Садовая (северо-восточная окраина города), Кольцовская (Октябрьский район), Центральная, Шарташская (парковая зона, Комсомольский, Синие Камни, Изоплит), Северошарташская (Шарташ, Пионерский поселок). Такая ситуация обусловлена геологией местности, на которой расположен город. Согласно результатам регионального районирования Екатеринбург расположен в границах Верхисетско-Шарташской эколого-радиохимической зоны, характеризующейся высоким рейтингом радонового потенциала.

Радон - бесцветный инертный газ, не имеет запаха и вкуса, в 7,5 раз тяжелее воздуха. Различные изотопы радона образуются в результате радиоактивного распада урана, радия и тория в земной коре. Особенно много радона выделяется из гранитных пород и фосфоритов. Радон постепенно просачивается из недр на поверхность, где сразу рассеивается в воздухе, в результате чего его концентрация остается ничтожной и не представляет опасности. Однако, накапливаясь в подвалах и первых этажах зданий, а также в воде, радон и продукты его распада в больших концентрациях могут негативно воздействовать на здоровье людей.

Исследователям в области геологии известно, что температура в земляных шахтах или скважинах на глубине 1 километра составляет плюс 20–30 градусов по Цельсию, хотя на поверхности в это время может быть суровая зима. По мере углубления в недра температура возрастает примерно на 20–50 градусов на каждый километр. Откуда берется это тепло? Что является его источником? Не вдаваясь в детали строения глубинных слоев, отметим, что геотермальное тепло в земной коре во многом обусловлено природными процессами, происходящими внутри Земли. Считается, что этому способствует естественный радиоактивный распад изотопов урана, тория, калия, рубидия. Эти и другие радиоактивные элементы имеются в достаточном количестве в подземных слоях в виде руд, а также в виде вкраплений в геологические образования. Во время распада урана-238, урана-235, тория-232 выделяется значительная тепловая энергия и сопутствующий радиоактивный газ радон, который, постепенно поднимаясь сквозь поры и трещины в породе, достигает земной поверхности. Подсчитано, что массовая доля радона в земной коре составляет около 10 процентов.

История открытия радона

Примерно до 1900 года о радоне никому из ученых того времени ничего не было известно. Но именно в этом году крупный английский физик, основоположник ядерной физики, Эрнест Резерфорд сказал свое слово о радоне. Это тот самый человек, который обнаружил альфа- и бета-лучи и который предложил миру планетарную модель атома. Он же и сообщил коллегам об открытии некого нового газа, химического элемента с определенными свойствами, о существовании которого ранее никто не подозревал.

Рис.1. Фрагмент таблицы периодической системы элементов Д.И. Менделеева.

Хотя многими считается, что первооткрывателем радона был Резерфорд, свою долю участия в открытии радиоактивного газа вложили и другие ученые. Дело в том, что Резерфорд экспериментировал с изотопом радона-220 (историческое название – торон), у которого период полураспада 55,6 секунд. Немецкий ученый-химик Фредерик Эрнст Дорн, открыл изотоп радона-222 (период полураспада 3,82 суток). Наконец, французский ученый в области химии и физики Андре-Луи Дебьерн описал свойства еще одной разновидности радона-219 (историческое название – актинон) с периодом полураспада 3,96 секунд. Такие деятели науки как американец Роберт Боуи Оуэнс, англичане Рэмзи Уильям Рамзай и Фредерик Содди также имели отношение к исследованию радона, и предать их труды забвению было бы несправедливо.

Современные ученые-атомщики утверждают, что радиоактивный газ радон имеет 35 известных на сегодня изотопов с атомной массой от 195 до 229. Три из них, указанные выше, рождаются естественным образом, остальные получены искусственным путем в лабораторных условиях. Те изотопы радона, которые выделяются из геологических пород, как раз и представляют собой варианты существования природного радона (атомные массы 222, 220, 219). Как выяснилось, основную долю радиации несет в себе радон-222. На втором месте по значимости стоит радон-220, но его вклад в радиацию составляет лишь 5 процентов.

Физические и химические свойства радона

Свойства радона удивительны, его относят к благородным инертным газам, вроде неона или аргона, которые не спешат вступать в реакцию с какими-нибудь веществами. Это тяжелый газ, в сравнении его с воздухом окажется, что он в 7,5 раз тяжелее. Поэтому радон под действием гравитационных сил стремится опуститься ниже воздушной массы. Тот радон, что выделяется из земли, будет скапливаться преимущественно в подвальных помещениях. Газ, выделяемый из строительного материала потолков и стен, будет располагаться на полу этажей зданий. Радон, выделяемый из воды в душевой комнате, сначала будет наполнять весь объем помещения и существовать в виде аэрозоли, затем опустится к нижней поверхности. В кухонных помещениях радон, выделяемый горючим природным газом, в конечном итоге также будет стремиться вниз, оседать на полу и окружающих предметах.

Рис.2. Концентрация радона в воздухе в разных помещениях дома.

Так как радон не имеет запаха, не имеет цвета и никак не определяется на вкус, то обычный человек, не вооруженный специальными приборами, не сможет его обнаружить. Однако высокая радиоактивность очищенного от примесей газа под действием энергии альфа-частиц инициирует у него эффект флюоресценции. В газообразном состоянии при комнатных температурах, а также в жидком виде (условия образования – минус 62 градуса Цельсия) радон испускает голубое свечение. В твердой кристаллической форме при температурах ниже 71 градуса цвет флюоресценции меняется от желтого до оранжево-красного.

В чем заключается особая опасность альфа-частиц?

Альфа-частицы, испускаемые радоном, это невидимые, но коварные враги. Они несут в себе огромную энергию. И хотя обычная одежда вполне защищает человека от такого типа радиации, опасность кроется в попадании радона в дыхательные пути, а также в желудочно-кишечный тракт. Альфа-частицы – это тяжелая крупнокалиберная артиллерия, наносящая наибольший вред организму. Физиками установлено, что при распаде изотопов радона и дочерних продуктов каждая альфа-частица имеет начальную энергию от 5,41 до 8,96 МэВ. Масса таких частиц в 7500 раз больше, чем масса электронов, представляющих собой поток бета-частиц, который можно сравнить по той же аналогии с пулеметной очередью. Тогда гамма-облучение будет выглядеть всего лишь массовой стрельбой из легкого стрелкового оружия.

Рис.3. Опасность разного вида радиоактивного излучения.

Невидимый газ радон, порождающий альфа-частицы, действительно представляет собой ощутимую угрозу для здоровья человека. Как подсчитали специалисты научного комитета при ООН по действию атомной радиации (НКДАР ООН), вклад радиоактивного радона в годовую дозу облучения человека составляет 75 процентов от всех природных радиоактивных процессов земного происхождения и половину дозы от всех возможных естественных источников радиации (включая земную и космическую). Кроме того, дочерние продукты распада радона – свинец, полоний и висмут – являются весьма опасными для человеческого организма и могут вызывать рак.

Более того, установлено, что активность именно дочерних продуктов радона составляет 90 процентов всей радиации, исходящей от родоначальника. Например, радон-222 в цепи ядерных преобразований порождает полоний-218 (период полураспада 3,1 минуты), полоний-214 (0,16 миллисекунд) и полоний-210 (138,4 суток). Эти элементы также испускают разрушительные альфа-частицы с энергией 6,12 МэВ, 7,88 МэВ и 5,41 МэВ соответственно. Аналогичные процессы наблюдаются и с родительскими изотопами радон-220 и радон-219. Эти факты говорят о том, что действие радона не следует оставлять без внимания, и необходимо принимать всяческие меры по уменьшению его влияния.

Опасность радона с точки зрения медицины

Медики подсчитали, что биологическое воздействие альфа-частиц на клеточные ткани организма оказывает в 20 раз большее разрушительное воздействие, чем бета-частицы или гамма-излучение. По данным исследователей из США попадание в легкие человека изотопов радона и его дочерних продуктов распада приводит к возникновению рака легких. Как считают ученые, вдыхаемый человеком радон инициирует локальные ожоги в легочной ткани и стоит шестым в списке причин заболевания раком, вызывающих смертельный исход. Исследователи отмечают, что воздействие радона на организм особенно опасно в сочетании с привычкой курения. Отмечено, что курение и радон – это два наиболее значимых фактора в возникновении рака легких, а когда они действуют совместно, то опасность резко усиливается. Недавно были опубликованы результаты наблюдений, и сделан вывод, что по причине воздействия внутреннего альфа-облучения на организм человека в США от рака легких умирает ежегодно около 20 тысяч человек. Международное агентство по исследованию раковых заболеваний причислило радон к канцерогенам первого класса опасности.

Рис.4. Источники радиации, воздействующие на человека.

Важные понятия и единицы измерения

Для правильного понимания процессов радиоактивного распада радона и опасности, которую он несет для организма человека, важно знать основную терминологию и единицы измерения. Рассмотрим эти понятия.

1. Активность (А) радионуклида измеряется в беккерелях (Бк), 1 Бк соответствует 1 распаду в секунду. Для обозначения большой активности применяют также внесистемную единицу – кюри (Ки), 1 кюри равен 37 миллиардам беккерелей.
2. Объемная (удельная) активность (ОА) – это количество распадов на единицу объема вещества, например, Бк/м3, Бк/л или Бк/кг (беккерель на кубометр, беккерель на литр, беккерель на килограмм соответственно). Часто удельную активность относят к площади: Ки/км2 – кюри на квадратный километр.
3. Равновесная объемная активность (РОА) – то же, что и ОА, но учитывающая фактор времени, за которое начальная активность дочерних продуктов распада придет в равновесное состояние со своим родителем по причине постепенного угасания жизни короткоживущих радионуклидов. Измеряется в единицах ОА
4. Эквивалентная равновесная объемная активность (ЭРОА) используется для оценки активности смеси короткоживущих дочерних продуктов распада, еще не пришедших в равновесное состояние. Практически это величина, скорректированная весовыми коэффициентами для каждого типа значимого изотопа и эквивалентная РОА по скрытой энергии. Для определения ЭРОА используется математическая формула. Есть и более простой способ вычисления ЭРОА: путем перемножения текущего значения ОА и коэффициента, характеризующего смещение радиоактивного равновесия радона и его дочерних продуктов в воздушной массе. Как правило, коэффициент выбирается равным 0,5. Обычно ЭРОА вычисляется и задается как среднегодовая активность и измеряется в Бк/м3.

Актуальные нормы радиационной безопасности

Предельные величины концентрации радона в воздухе помещений можно найти в таких нормативных документах, как НРБ-99 или СП 2.6.1.758-99 (Нормы радиационной безопасности), ОСПОРБ-99 (Основные санитарные правила), СП 2.6.1.1292-2003 (Санитарные правила), а также в методических указаниях МУ 2.6.1.715-98. Как указывают нормативы, в жилых и общественных (непроизводственных) помещениях, где предполагается долговременное нахождение людей, ЭРОА в среднем за год не должна превышать 200 Бк/м3 (для эксплуатируемых зданий) и 100 Бк/м3 (для новых строений, вводимых в эксплуатацию). Если эти значения не будут выдержаны, то радиационная безопасность проживания в таких сооружениях не гарантируется.

Методы анализа и мониторинга радоновой обстановки

Методов анализа активности радона и торона великое множество, и каждый из них имеет свои преимущества и недостатки. Практическое применение нашли те из них, которые отвечают следующим требованиям: простота методики, небольшое время процесса измерения при приемлемой точности анализа, минимальная стоимость оборудования и расходных материалов, наименьшие затраты на обучение персонала. На сегодняшний день в практике дозиметрического контроля радона и его продуктов распада используются следующие методы:

• Сорбция (поглощение) радона из окружающей среды активированным углем. Бывает пассивная (самопроизвольная) и активная, путем прокачки с определенной скоростью исследуемого воздуха через колонку с углем. По окончании процесса измерения начальные свойства активированного угля могут быть восстановлены путем прокаливания.
• Вместо колонки с активированным углем могут применяться специальные одноразовые фильтры, используемые как расходный материал. Изотопы радона и продукты его распада оседают на фильтрах подобно тому, как бытовой пылесос задерживает пыль и мелкий мусор в фильтрующем воздух тканевом мешке.
• Также существует метод электростатического осаждения дочерних продуктов радона на детекторе, чувствительном к альфа-излучению. В данном случае используется эффект электростатической силы, которая притягивает пылинки и микрокапли воздушной аэрозоли, концентрируя их на детекторе.

После сбора образцов их исследуют средствами дозиметрического контроля, используя, например, спектрометрический анализ, пластиковый сцинтилляционный детектор, торцевой счетчик Гейгера и тому подобное. В некоторых приборах операция забора воздуха с радоном и оценка радиоактивного излучения происходит одновременно.

Профессиональные и бытовые средства обнаружения радона.

Радон и опасные для человека продукты его распада считаются альфа-излучателями, поэтому большинство бытовых и профессиональных дозиметров, которые имеют гамма- и бета-режимы измерения, не смогут его обнаружить. Приборы, имеющие возможность оценивать альфа-излучение, также окажутся малополезными, так как не смогут вычислить концентрацию радона в исследуемых пробах воздуха. Ведь для этого нужно следовать положениям определенной методики измерения. Поэтому для такого анализа используются профессиональные приборы, измерители концентрации радона. Многие из них устроены примерно одинаково, они содержат устройства для забора проб исследуемого воздуха и дозиметрические средства контроля ЭРОА. Воздух, содержащий радионуклиды, прокачивается через собирающий фильтр в течение длительного времени (от нескольких часов до нескольких суток), затем определяется объемная альфа-активность накопленной порции. К профессиональным приборам такого типа относятся РГА-04 (Интегральный радиометр радона), РРА-01М-01 (Радиометр радона), РАА-10 (Радиометр аэрозолей), КАМЕРА (Комплекс измерительный для мониторинга радона) и другие. Эти приборы довольно громоздки, вес достигает 6 кг и более. Некоторые из них имеют широкие функциональные возможности. Основная относительная погрешность измерения ЭРОА составляет 15–30 процентов, в зависимости от диапазона и режима работы.

Рис.5. Профессиональные и индивидуальные радиометры радона.

Для бытовых целей задачу определения концентрации радона в воздухе конструкторы решили с помощью современной элементной базы, используя управляющий микропроцессор и специально разработанные программные алгоритмы. Весь ход измерения, который соответствует стандартизованным методическим указаниям, удалось полностью автоматизировать. Речь идет о детекторе-индикаторе радона СИРАД МР-106. Устройство работает по принципу электростатического осаждения дочерних продуктов распада радона-222 на детекторе, чувствительном к альфа-частицам и может оценивать ЭРОА собранных радионуклидов. Вес прибора около 350 г без элементов питания (двух источников типоразмера АА), а его габариты – карманные, в буквальном смысле слова. При включении прибора и вхождении в текущий режим, он начинает функционировать и накапливать информационные данные. Первый результат появляется спустя 4 часа работы, затем устройство переходит в состояние мониторинга с периодической коррекцией результата измерения (усредненный режим). Также имеется пороговый режим со звуковой сигнализацией превышения порога (100 Бк/м3 и 200 Бк/м3). Прибор предназначен для заинтересованных неспециалистов и его эксплуатация не требует обучения.

Рекомендованное специалистами время обследования одного помещения площадью не более 50 квадратных метров – не менее 72 часов. Продолжительный анализ радона обусловлен тем фактором, что в течение времени результаты измерения могут отличаться между собой в 10 раз. Более длительные измерения позволят накопить достаточную информацию для получения достоверного усредненного результата с наименьшей погрешностью.

Как уменьшить опасность воздействия радона?

Радиоактивный газ радон по территориям проживания населения распределен неравномерно. В силу геологических особенностей природных условий в группу радоноопасных можно включить отдельные районы Урала и Карелии, Ставропольского, Алтайского и Красноярского края, Читинской, Томской и других областей, а также во многих регионах Украины. Сегодня составляются географические карты активности радона на территории всей страны, которые отражают общую радоновую картину. Однако в каждом конкретном месте активность радиоактивного газа может отличаться в несколько раз в ту или другую сторону и многократно превышать предельно-допустимые нормы. Встречаются аномальные места с величинами ЭРОА 2000–10000 Бк/м3. Кроме того, результаты замеров концентрации радона могут значительно изменяться с течением времени. Поэтому надежному решению вопроса радиационной безопасности может способствовать только периодический мониторинг.

Рис.6. Фрагмент карты риска радоновой опасности.

Отметим основные источники поступления радона и его дочерних продуктов:

• земной грунт
• строительные материалы
• вода, особенно из глубоководных артезианских скважин
• природный горючий газ

Зная источники поступления радона в окружающую среду и в жилище человека, можно выработать средства противодействия и борьбы с этим нежелательным явлением. Они заключаются в выполнении следующих правил:

1. Тщательно выбирать площадку под строительство жилого дома, с минимальной концентрацией радона в земном грунте.
2. В малоэтажных зданиях желательно обустраивать подвальные помещения.
3. Жилые комнаты лучше располагать в верхних этажах строений.
4. Не использовать для возведения дома опасные строительные материалы (керамзит, пемза, гранит, фосфогипс, глинозем, шлакобетон), предпочтение следует отдавать дереву, а также материалам, прошедшим радоновый радиационный контроль.
5. Уделить достаточное внимание герметизации междуэтажных перекрытий, пола и напольного покрытия.
6. Для заделки щелей, пор и трещин - стены и потолок нужно обработать мастиками, герметиками, затем красками на основе эпоксидной смолы и другим облицовочным материалом.
7. Не находиться долгое время в непроветриваемых помещениях дома, в подвале или погребе.
8. Организовать регулярное естественное проветривание жилых комнат и подвальных помещений.
9. Обустроить эффективную принудительную вентиляцию дома или квартиры.
10. Не стремиться устроить чрезмерную герметизацию окон и дверей в помещениях, чтобы дать возможность естественному обороту воздуха.
11. Воду из глубоководных источников следует кипятить, а не пить сырую.
12. Использовать для очистки воды угольные фильтры, позволяющие задерживать радон на 90 процентов.
13. Исключать вдыхание влажного воздуха, сокращать время пребывания в душевой комнате, принимать душ реже, устраивать вентиляцию и обязательное проветривание перед использованием душа другими членами семьи.
14. Над газовой плитой необходимо обустроить вытяжную систему вентиляции.

Кроме этого, необходимо проводить систематический мониторинг концентрации радона в различных помещениях дома с целью выявления опасных мест. Имея под руками индивидуальный прибор, можно оценивать эффективность противодействующих мероприятий, проведенных в домах, где проживают люди. Оценку количества скопившегося радона в помещении производят непосредственно до мероприятия и после его осуществления. Полученные величины сравнивают между собой. Такие измерения нужно производить в одинаковых условиях, учитывая естественное движение воздуха в результате сквозняка, закрытые или открытые двери и окна, а также функционирование вентиляционной системы.

Вот еще одна полезная возможность использования детектора-индикатора радиоактивного газа. Известен научный факт, что перед землетрясениями концентрация радона в земной поверхности скачкообразно увеличивается, ввиду смещения тектонических плит и возрастания механического напряжения между ними с сопутствующей вибрацией в земной коре (микросейсмическая активность). Это дает шанс предсказывать катастрофу. Если вести ежедневный мониторинг концентрации радона в воздухе, то вполне возможно зафиксировать скачкообразное увеличение значения ЭРОА, успеть предупредить об этом окружающих и принять необходимые меры безопасности.

Какой индикатор радона выбрать?

Литература

ВВЕДЕНИЕ

Везде и повсюду нас окружает атмосферный воздух. Из чего он состоит? Ответ не составляет труда: из 78,08 процента азота, 20,9 процента кислорода, 0,03 процента углекислого газа, 0,00005 процента водорода, около0,94 процента приходится на долю так называемых инертных газов. Последние были открыты всего лишь в конце прошлого столетия. Радон образуется при радиоактивном распаде радия и в ничтожных количествах встречается в содержащих уран материалах, а также в некоторых природных водах.

Актуальность исследований.По данным Международной комиссии по радиологической защите (МКРЗ), Научного комитета по действию атомной радиации (НКДАР) ООН наибольшая часть дозы облучения (около 80 % от общей), получаемой населением в обычных условиях, связана именно с природными источниками радиации. Более половины этой дозы обусловлено присутствием газа радона и его дочерних продуктов распада (ДПР) в воздухе зданий, в которых человек проводит более 70 % времени.

Радон - благородный инертный газ, приобретает в жизни человека все большее значение. К сожалению, преимущественно оно негативно – радон радиоактивен и потому опасен. А поскольку он непрерывно выделяется из почвы, то и распространен по всей земной коре, в подземной и поверхностной воде, в атмосфере, присутствует в каждом доме.

В цивилизованном обществе уже пришло сознание, что радоновая опасность является крупной и непростой комплексной проблемой, так как радиоэкологические процессы, вызываемые радоном, происходят на трех структурных уровнях материи: ядерном, атомно-молекулярном и макроскопическом. Поэтому решение ее подразделяется на задачи диагностики и технологии последующей нейтрализации воздействия радона на человека и биологические объекты.

В настоящее время после длительного отказа ведущих мировых держав от испытаний ядерного оружия риск получить значительную дозу облучения в сознании большинства людей связывается с действием атомных электростанций. Особенно после Чернобыльской катастрофы. Однако следует знать, что опасность облучения есть, даже если вы находитесь в собственном доме. Угрозу здесь представляет природный газ - радон и тяжелометаллические продукты его распада. Действие их человечество испытывает на себе на протяжении всего времени существования.

Цель работы: Исследование природы радона, его соединений, влияние на человека, а так же исследование источников поступления радона в здание и оценка эффективности применения в качестве радонозащитных покрытий различных материалов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О РАДОНЕ

Уже с ХVI века людям было известно о гибельных последствиях пребывания в некоторых местностях и зонах, но о самом газе никто еще и не догадывался. В поселках рудокопов в горах южной Германии женщины по нескольку раз шли под венец: мужей уносила загадочная быстротекущая болезнь – «горняцкая чахотка». Практиковавшие в тех местах врачи упоминали о существовании забоев, в которых при отсутствии должной вентиляции люди испытывали одышку и усиленное сердцебиение, часто теряли сознание и иногда погибали. При этом ни на вкус, ни на запах в воздухе не обнаруживалось каких-либо примесей. Поэтому и неудивительно, что тогда считали - людей губят потревоженные горные духи. И только великий Парацельс, работавший врачом в такой же местности, писал о необходимости очищения воздуха в рудниках: «Мы обязаны предотвращать соприкосновение организма с эманациями металлов, ибо, если организм поврежден ими единожды, излечения уже не может быть».

Окончательно с «горняцкой чахоткой» разобрались только в 1937 г., установив, что эта болезнь есть ни что иное, как одна из форм рака легких, вызываемая высокой концентрацией радона.

Радоновая проблема изучается с самых ранних этапов развития ядерной физики, но особенно серьезно и масштабно она стала выявляться после моратория на ядерные взрывы и благодаря рассекречиванию полигонов. При сравнении эффектов облучения оказалось, что в каждой квартире, в каждой комнате есть свои локальные ядерные радоновые «полигончики».

Изотопы радона сорбируются (поглощаются) твердыми веществами. Наиболее продуктивным в этом отношении является уголь, поэтому угольные шахты должны находиться под усиленным вниманием правительства. Это же относится ко всем отраслям промышленности, потребляющим данный вид топлива.

Сорбированные атомы радона очень мобильны и продвигаются от поверхности твердого вещества в глубинные слои. Это относится к органическим и неорганическим коллоидам, биологическим тканям, что существенно обостряет радоновую опасность. Сорбирующие свойства веществ существенно зависят от температуры ранее адсорбированных компонентов, влагонасыщенности и многих других параметров. Эти свойства желательно привлекать к разработке различных антирадоновых средств.

В Казахском национальном университете им. Аль-Фараби измерены высотные профили распределения радона по этажам зданий, в помещениях и на открытом воздухе. Известные закономерности подтвердились, но найдены и иные, которые экспериментально применяются для разработки антирадоновых технических средств. Установлено, что несколько раз в месяц содержание радона в приземной атмосфере может увеличиться во много раз. Эти «радоновые бури» сопровождаются резким увеличением радиоактивности в воздухе, не только способствуя развитию рака легких, но вызывая и функциональные нарушения у практически здоровых людей - примерно у 30% появляются одышка, учащенное сердцебиение, приступы мигрени, бессонница и т.д. Особую же опасность возмущения представляют для больных и пожилых людей, а также малышей.

Оказалось, что возникновение радоново-аэроионных бурь связано с физическими процессами, происходящими на Солнце, с появлением темных пятен на поверхности светила. Интересное предположение о возможном механизме, связывающем солнечную активность со значительным увеличением содержания радона, было сделано московским ученым А.Э. Шемьи-Заде. Проанализировав данные по радоновой активности атмосферы, полученные в Средней Азии, Прибалтике, Швеции и т.д., он выявил корреляцию уровня радоновой активности земной атмосферы с солнечными и геомагнитными процессами в различные годы и в разных регионах.

Концентрация радона в микропорах горных пород (обычных гранитах и базальтах) в миллионы раз выше, чем в приземной атмосфере и достигает 0,5-5,0 Бк/м3. Активность радона принято измерять в числе его распадов в 1 м3 - 1 Беккерель (Бк) соответствует одному распаду в секунду. Этот радон, как показали расчеты ученого, вследствие магнитострикционного сжатия-растяжения в высокочастотном поле геомагнитных возмущений «выжимается» из выходящих на поверхность микропор. Амплитуда магнитострикции, происходящей в постоянном по величине магнитном поле Земли, под действием малых геомагнитных возмущений пропорциональна содержанию магнетита в породе (обычно до 4 %), а частота определяется геомагнитными вариациями. Амплитуда магнитострикционного сжатия горных пород в поле геомагнитных возмущений очень мала, однако эффект вытеснения радона обусловлен во-первых высокой частотой возмущений, а во-вторых – высокой концентрацией газа. Оказывается, если в столбе атмосферного воздуха сечением в один километр «размешать» слой, выделенный из горных пород толщиной всего в один миллиметр, то концентрация радона в этом столбе возрастет в 10 раз.

ИСТОРИЯ ОТКРЫТИЯ

После открытия радия, когда ученые с большим увлечением познавали тайны радиоактивности, было установлено, что твердые вещества, находившиеся в близком соседстве с солями радия, становились радиоактивными. Однако спустя несколько дней радиоактивность этих веществ исчезла бесследно.

Радон открывали неоднократно, и в отличие от других подобных историй каждое новое открытие не опровергало, а лишь дополняло предыдущие. Дело в том, что никто из ученых не имел дела с элементом радоном - элементом в обычном для нас понимании этого слова. Одно из нынешних определений элемента - «совокупность атомов с общим числом протонов в ядре», т. е. разница, может быть лишь в числе нейтронов. По существу элемент - совокупность изотопов. Но в первые годы нашего века еще не были открыты протон и нейтрон, не существовало самого понятия об изотонии.

Изучая ионизацию воздуха радиоактивными веществами, супруги Кюри заметили, что различные тела, находящиеся вблизи радиоактивного источника, приобретают радиоактивные свойства, которые сохраняются не которое время после удаления радиоактивного препарата. Мария Кюри-Склодовская назвала это явление индуцированной активностью. Другие исследователи и, прежде всего Резерфорд, пытались в 1899/1900 гг. объяснить это явление тем, что радиоактивное тело образует некоторое радиоактивное истечение, или эманацию (от лат. emanare - истекать и emanatio - истечение), пропитывающие окружающие тела. Однако, как оказалось, это явление свойственно не только препаратам радия, но и препаратам тория и актиния, хотя период индуцированной активности в последних случаях меньше, чем в случае радия. Обнаружилось также, что эманация способна вызывать фосфоресценцию некоторых веществ, например осадка сернистого цинка. Менделеев описал этот опыт, продемонстрированный ему супругами Кюри, весной 1902 г.

Радон (222 Rn) представляет собой не имеющий запаха бесцветный инертный газ, образующийся в процессе радиоактивного распада урана (238U), а точнее радия (226Ra). Считается, что как элемент, вносящий свой вклад в общий естественный радиационный фон, радон обусловливает появление от 1000 до 20 000 случаев заболевания раком легких в Соединенных Штатах ежегодно.

а) Источники радона . В атмосфере радон появляется благодаря расщеплению радия, повсеместно распространенного в каменистых породах и почве. Серия распадов начинается с атома урана-238 и проходит 4 промежуточных этапа до образования радия-226 с периодом полураспада последнего, равным 1600 лет. Радий-226 расщепляется с выделением радона-222.

Период полураспада радона составляет 3,8 сут, что позволяет ему проникать через почву в дома людей, где дальнейшая дезинтеграция элемента приводит к образованию химически и радиологически активных дочерних атомов. Последние, к которым относится 4 изотопа с периодом полураспада менее 30 мин, представляют максимальную опасность для человека, так как испускают альфа-частицы (частицы с большой энергией и массой, состоящие из 2 протонов и 2 нейтронов).
Такое альфа-излучение способно вызвать клеточную трансформацию в респираторном тракте и привести к развитию рака легких, т. е. рака, фактически индуцированного радоном.

Подземные урановые рудники есть на всех континентах, в том числе в западной части Соединенных Штатов и в Канаде. Работа в них связана с колоссальной опасностью радиоактивного поражения, так как в них присутствует радон в больших концентрациях.

Было обнаружено, что и железорудные шахты , и копи, где добываются поташ, плавиковый шпат, золотоносные, цинковые и свинцовые руды, также содержат большое количество радона, в основном это обусловлено присутствием в окружающей породе радия. В прошлом отвалы шахт нередко использовались в качестве строительного материала при возведении домов, школ и других строений.

б) Определения . Почти всегда уровни радона, определяемые в помещениях или на улице, выражают в пикокюри на 1 л воздуха (пКи/л) или в единицах СИ - в беккерелях на 1 м3 воздуха (Бк/м3), а дочерние элементы - в рабочих уровнях (РУ). Месячный рабочий уровень (МРУ) определяется из расчета 170 ч (21,25 рабочих дней/мес х 8 ч/дней), проведенных на рабочем месте при одном РУ.

Таким образом, 12 ч/день контакта с радиоактивным веществом в доме при одном РУ соответствует примерно 26 месячным рабочим уровням в год, т. е. 2,1, умноженные на величину, которая характеризует профессиональный контакт. Подразумевается, что концентрации в доме и на рабочем месте одинаковы при прочих равных условиях.

Интенсивность облучения обычно определяется как число месячных рабочих уровней в год (МРУ/год).

С точки зрения дозиметрии это соответствует дозе, рождающей в 1 л воздуха 1,3 х 10s эВ потенциальной альфа-энергии. Согласно данным NCRP No. 78, в типичном случае уровни радона вне помещения в Соединенных Штатах составляют 0,2 пКи/л.

Допустимые нормы, относящиеся к общей популяции (и составляющие <0,02 РУ, или <4 пКи/л), намного ниже, чем распространяющиеся на профессиональную деятельность (в Соединеных Штатах - 4,0 МРУ в год). В среднем контакт человека с радоном вне помещений оценивается в 0,005 РУ (1,0 пКи/л). Считается, что воздействие радона с уровнем радиации в 2 пКи/л/год делает риск рака легких эквивалентным таковому при выполнении 100 рентгенограмм грудной клетки; воздействие радона при уровне лучевой нагрузки в 4 пКи/л в год приравнивает риск рака легких риску при выкуривании полпачки сигарет в день.

Если те же самые 100 человек подвергаются воздействию в среднем 1,0 РУ (200 пКи/л) в течение 70 лет, то у 14-42 человек из 100 разовьется рак легких в результате воздействия радона.

в) Механизм действия радона . Внешнее облучение за счет воздействия 222Rn и его производных, присутствующих в воздухе, составляет лишь малую долю от общей дозы, получаемой человеком за счет естественного фона. Ингаляция радона и его дочерних элементов может привести к поглощению тканями потенциально большого количества энергии, т. е. значительной общей дозы, воздействующей на эпителий трахеи и бронхов (ЭТБ) за счет короткоживущих продуктов распада, выделяющих альфа- и бета-частицы (в основном это 2,8Ро, 2,4Pb, 2,4Bi и 214Ро).

Доза облучения ЭТБ в результате воздействия радона сама по себе является мизерной, поскольку время его пребывания в легких невелико, если сравнивать его с периодом полураспада. Доза оказывается высокой благодаря распаду дочерних элементов радона, контактирующих с ЭТБ. Более 85 % дозы, поражающей ЭТБ, - это облучение альфа-частицами. Оно проникает на глубину 30 мкм от участка распада.

г) Факторы риска отравления радоном . К факторам, усиливающим действие радона на человека, относятся курение сигарет, контакт с радиацией такого рода на производстве, высокие концентрации радона из естественных источников, слишком длительный контакт с газом и большой минутный объем вентиляции (например, у детей).

д) Радон в жилом помещении . Иногда радон попадает в дом по системе водоснабжения. Что касается муниципального водопровода и открытых источников, большая часть радона успевает улетучиться или разложиться до того момента, когда вода попадает к человеку. Однако этого нельзя сказать о воде из частных колодцев. Грунтовые воды, которые поступают из глубоких горизонтов и проходят сквозь каменистые слои, обогащаются радием (такое явление наблюдается в северной части Новой Англии) за счет растворения газа, образуемого в результате распада радия.

При разбрызгивании воды в душе , смывании туалета, мойке посуды и стирке радон попадает в воздух и действует на органы дыхания. Радон может также присутствовать в природном газе.

Количество радона , поднимающегося из почвы и концентрирующегося в жилище человека, в значительной мере варьирует в зависимости от региона и места. Практически в каждом штате в США выявляются дома с концентрациями радона, превышающими установленные нормы. Согласно данным ЕРА, в 6 % американских домов (в которых проживают примерно 6 млн человек) концентрация радона выше 4 пКи/л. В Клинтоне, Нью-Джерси, около богатой радием геологической формации, называемой Ридинг Пронг, во всех из 105 проверенных домов были обнаружены концентрации этого газа, превышающие норму; в 40 домах уровень радиации оказался выше 200 пКи/л.

К территориям, где в зданиях непременно будут выявляться повышенные уровни радона, относятся те, на которых строительство велось из материалов, взятых из отвалов переработки гранита, урановой руды, глинистых сланцев и фосфатов, - все они содержат значительное количество радия и являются в связи с этим потенциальными источниками радона. Впрочем, некоторые дома в указанных местностях могут быть вполне благополучными.

Из-за многочисленности факторов , детерминирующих уровни радона внутри помещений, одни лишь геологические особенности данной местности не позволяют достаточно точно прогнозировать риск.

е) Радон как причина рака . По самым скромным оценкам на основе имеющейся информации, радон является одним из самых значимых экологических факторов, определяющих смертность. По мнению ЕРА, в Соединенных Штатах примерно 14 000 смертных случаев ежегодно обусловлено раком легких из-за действия радона на человека в его собственном жилище. Удалось также выяснить, что примерно 14 % от числа всех зарегистрированных на текущий момент случаев рака легких связано с облучением за счет распада радона. Согласно данным ЕРА, при пожизненном контакте с этим газом в концентрации 4 пКи/л риск развития рака легких составляет от 1 до 5 %.

Национальный научно-исследовательский совет (National Research Council) оценил степень риска в 0,8-1,4 %.

ж) Клиника облучения радоном . Воздействие радона, присутствующего в норме в окружающей среде, не проявляет себя никакими острыми или подострыми симптомами, если говорить о влиянии на здоровье: не бывает ни раздражения, ни каких-либо других признаков патологии. Единственный критерий оценки влияния этого элемента на здоровье человека, контактирующего с радоном, - это число случаев рака легких.

Эпидемиологические исследования среди горняков продемонстрировали возрастание частоты хронических незлокачественных заболеваний , таких как эмфизема, пневмосклероз и хроническая интерстициальная пневмония. Данный показатель повышается пропорционально увеличению суммарной дозы облучения и курению сигарет.

Эпидемиологические исследования и недавние работы по выявлению радона в грунтовых водах, а также анализ уровня смертности от опухолей показали отсутствие влияния данного фактора на заболеваемость злокачественными новообразованиями внелегочной локализации, например лейкозами и опухолями желудочно-кишечного тракта. Не найдено также доказательств того, что наличие радона во внешней среде отрицательно влияет на детородную функцию.

В ряде исследований не обнаружено существенной взаимосвязи между очень низкими концентрациями радона в домах (1,25 пКи/л) и раком легких. Однако такая взаимосвязь продолжает оставаться актуальной при уровнях радоновой радиоактивности, равной 4 пКи/л и выше.

з) Минимизация бытовой экспозиции радона . Агентство по защите окружающей среды США (U. S. Environmental Protection Agency - ЕРА) признает необходимым проводить обследование жилых домов на предмет выявления радона. Если уровень радиации, обусловленной радоном, достигает 4 пКи/л или превышает этот показатель, можно рекомендовать реконструкцию дома. Уровни радиации меньше 4 пКи/л также представляют определенную опасность, и во многих случаях можно найти возможность их снизить.

Радон проникает в помещения через трещины в заливных полах; через стыки в конструкциях; трещины в стенах; отверстия, присутствующие в подвесных полах и вокруг коммуникационных труб; полости в стенах и систему водоснабжения.

и) Быстрое обследование . Самый короткий путь к выяснению ситуации - быстрое обследование. При его проведении тестирующую систему оставляют в помещении на 2-90 дней в зависимости от используемого устройства. Для этих целей чаще всего прибегают к детекторам "Charcoal canister", "alpha track", "electret ion chamber", "continuous monitor" и "charcoal liquid scintillation".

Поскольку концентрация радона имеет тенденцию изменяться день ото дня и со сменой сезонов, по результатам кратковременного обследования установить среднегодовой уровень вряд ли возможно.
Если необходимо максимально быстро собрать данные , то за одним быстрым исследованием можно провести второе и на основании этого установить, нуждается ли дом в ремонте.

к) Долгое обследование . Теститующие приборы для долговременного обследования остаются в доме на срок, превышающий 90 дней. В этом случае обычно применяют детекторы "alpha track" и "electret". Такой вид обследования дает более надежные результаты в отношении среднегодового уровня радоновой радиации, чем упомянутый ранее.

Из толщи Земли постоянно и повсеместно выделяется радиоактивный газ радон. Радиоактивность радона является составной частью радиоактивного фона местности.

Радон образуется на одном из этапов расщепления радиоактивных элементов, содержащихся в земных породах, в том числе используемых в строительстве — песке, щебне, глине и других материалах.

Радон — это инертный газ без цвета и запаха, в 7,5 раза тяжелее воздуха. Радон дает примерно 55-65 % дозы облучения, которую ежегодно получает каждый житель Земли. Газ является источником альфа-излучения, которое имеет малую проникающую способность. Барьером для частиц альфа-излучения может служить лист ватмана или кожа человека.

Поэтому, большую часть этой дозы человек получает от радионуклидов, попадающих в его организм вместе с вдыхаемым воздухом. Все изотопы радона радиоактивны и довольно быстро распадаются: самый устойчивый изотоп Rn(222) имеет период полураспада 3,8 суток, второй по устойчивости — торон Rn(220) — 55,6 секунд.

Радон, имея только короткоживущие изотопы, не исчезает из атмосферы, поскольку постоянно поступает в нее из земных; пород. Убыль радона компенсируется его поступлением, и в атмосфере существует некая равновесная концентрация.

Для людей неприятной особенностью радона является его свойство накапливаться в помещениях, существенно повышая уровень радиоактивности в местах скопления. Другими словами, равновесная концентрация радона в помещении может быть существенно выше чем снаружи.

Источники поступления радона в дом показаны на рис.1. На рисунке также указаны мощности излучений радона от того или иного источника.

Мощность излучения пропорциональна количеству радона. Из рисунка видно, что основным источником поступления радона в дом являются стройматериалы и грунт под зданием.

Строительные правила нормируют показатели радиоактивности строительных материалов и предусматривают контроль за соблюдением установленных норм.

Количество же выделяемого радона из грунта под зданием зависит от многих факторов: количества радиоактивных элементов в толще земли, строения земной коры, газопроницаемости и водонасыщенности верхних слоев земли, климатических условий, конструкции здания и многих других.

Наибольшая концентрация радона в воздухе жилых помещений наблюдается в зимнее время.

Здание с газопроницаемым полом, может увеличивать поток радона, выходящего из грунта под зданием, до 10 раз по сравнению с открытой местностью. Увеличение потока происходит за счет перепада давления воздуха на границе грунта и помещений здания. Этот перепад оценивается в среднем величиной около 5 Па и обусловлен двумя причинами: ветровой нагрузкой на здание (разрежение, возникающее на границе газовой струи) и перепадом температур между воздухом помещения и воздухом на границе грунта (эффект дымовой трубы).

Поэтому, строительные нормы и правила предписывают осуществлять защиту зданий от поступления радона из грунта под зданием.

На Рис.2 приведена карта России с указанием районов потенциальной радоноопасности.

Повышенное выделение радона в районах, обозначенных на карте, имеет место не повсеместно, а в виде очагов различной интенсивности и размеров. В других районах также не исключено наличие точечных очагов интенсивного выделения радона.

Радиационный контроль регламентируется и нормируется показателями:

• мощностью экспозиционной дозы (МЭД) гамма — излучения;
• среднегодовой эквивалентной равновесной объемной активностью (ЭРОА) радона.

МЭД гамма — излучения:

— при отводе земельного участка может составлять не более 30 мкР/час ;

— при вводе здания в эксплуатацию и в существующих зданиях — не должна превышать мощности дозы на открытой местности более, чем на 30 мкР/час .

ЭРОА радона не должна превышать:
— в зданиях, сдаваемых в эксплуатацию — 100 Бк/м 3 (Беккерелей/м 3);

При отводе земельного участка измеряется:
— МЭД гамма — излучения (гамма-фон);
— содержание ЭРОА почвенного радона.

Показатели радиационного контроля обычно определяются при предпроектных изысканиях площадки строительства. По действующему законодательству местные органы власти должны передавать гражданину земельный участок для индивидуального жилищного строительства после проведения радиационного контроля, при условии, что показатели будут соответствовать установленным санитарным нормам.

Приобретая земельный участок под застройку следует узнать у владельца, проводился ли радиационный контроль и его результаты. В любом случае частному застройщику, особенно при расположении участка в потенциально опасном районе по радону (смотри карту), необходимо знать показатели радиационного контроля на своем участке.

В местных районных администрациях должны быть карты радоноопасных территорий района. В случае отсутствия информации следует заказать проведение исследований в местных лабораториях. Объединившись с соседями, можно, как правило, снизить расходы на выполнение этих работ.

По результатам оценки радоноопасности места строительства определяются мероприятия по защите дома. Степень воздействия радиации на человека зависит от мощности излучения (количества газа) и продолжительности воздействия.

В случае с радоном следует защищать прежде всего жилые помещения первого и цокольного этажей, где люди находятся длительное время.

Хозяйственные постройки и помещения — подвалы, санузлы, бани, гаражи, котельные, должны защищаться от радона постольку, поскольку возможно проникновение газа из этих помещений в жилые комнаты.

Способы защиты дома от радона

Для защиты жилых помещений дома от радона устраивают два рубежа обороны:

• Выполняют газоизоляцию ограждающих строительных конструкций, которая препятствует проникновению газа из грунта в помещения.
• Предусматривают вентиляцию пространства между грунтом и защищаемым помещением. Вентиляция снижает концентрацию вредного газа на границе грунта и помещения, до того, как он сможет проникнуть в помещения дома.

Для уменьшения поступления радона в жилые этажи выполняют газоизоляцию (герметизацию) строительных конструкций. Газоизоляцию обычно совмещают с устройством гидроизоляции подземной и цокольной частей здания. Такое совмещение не вызывает сложностей, так как материалы, используемые для гидроизоляции, обычно являются барьером и для газов.

Слой пароизоляции также может служить барьером для радона. Следует заметить, что полимерные пленки, особенно полиэтиленовая, хорошо пропускают радон. Поэтому, в качестве газо- гидро- пароизоляции цокольной части здания необходимо использовать полимер — битумные рулонные материалы и мастики.

Газо- гидроизоляцию обычно устраивают в двух уровнях: на границе грунт — здание и на уровне цокольного перекрытия.

Если в доме есть подвал, который используется для длительного пребывания людей или имеется вход в подвал с жилой части первого этажа, то газо- гидроизоляцию поверхностей подвала следует выполнить в усиленном варианте.

В доме без подвала, с полами по грунту тщательно выполняют газо- гидроизоляцию на уровне конструкций подготовки пола первого этажа.

Застройщик! Выбирая варианты устройства гидроизоляции, помни о необходимости газоизоляции дома от радиоактивного радона!

Качественную газо- гидроизоляцию выполняют способом оклейки конструкций специальными гидроизоляционными материалами. Стыки рулонных газо- гидроизоляционных материалов, настилаемых всухую, обязательно герметизируются клейкой лентой.

Газо- гидроизоляция горизонтальных поверхностей обязательно должна быть герметично состыкована с аналогичным покрытием вертикальных конструкций. Особое внимание уделяют тщательной герметизации мест прохода через перекрытия и стены трубопроводов коммуникаций.

Барьера газоизоляции из-за дефектов строительства и нарушений целостности при последующей эксплуатации здания может оказаться недостаточно для защиты здания от почвенного радона.

Поэтому, наряду с газоизоляцией, используют систему вентиляции. Устройство вентиляции, кроме того, может снизить требования к газоизоляции, что удешевит строительство.

Для защиты от почвенного радона устраивают , расположенного под защищаемым от радона помещением. Такая вентиляция перехватывает вредный газ на пути к защищаемому помещению, до барьера газоизоляции. В пространстве перед барьером газоизоляции снижается давление газов или даже создается зона разряжения, что снижает и даже предотвращает поступление газа в защищаемое помещение.

Такая, перехватывающая радон, система вентиляции нужна еще и потому, что обычная вытяжная вентиляция в защищаемых помещениях подсасывает воздух извне помещения, увеличивая при дефектах газоизоляции поступление радона из грунта.

Для защиты от радона эксплуатируемых подвалов или первых этажей зданий устраивают вытяжную вентиляцию пространства под бетонной подготовкой пола, Рис. 3.

Для этого под полом делается каптажная подушка толщиной не менее 100 мм . из щебня В каптажную подушку заводится приемная труба диаметром не менее 110 мм . вентиляционного вытяжного канала.

Каптажную подушку можно сделать и поверх бетонной подготовки пола, например, из керамзита, минераловатных плит или другого газопроницаемого утеплителя, обеспечив, тем самым, и теплоизоляцию пола. Обязательное условие в этом варианте — устройство слоя газо- пароизоляции поверх утеплителя.

Если цокольное пространство под полом первого этажа необитаемое или редко посещаемое, то пример устройства вытяжной вентиляции для защиты от радона первого этажа в этом случае показан на Рис.4.

Слой полимер-битумной рулонной газо- гидроизоляции уменьшит поступление грунтовой влаги в подпол и снизит унос тепла через систему вентиляции в зимнее время, не снижая при этом эффективности защиты от почвенных газов.

В ряде случаев возникает необходимость увеличить эффективность вытяжной вентиляции путем встраивания в систему электровентилятора обычно небольшой мощности (порядка 100 Вт .). Управление вентилятором можно сделать от датчика радона, установленного в защищаемом помещении. Вентилятор будет включаться только при превышении концентрации радона в помещении выше установленной величины.

Для дома с общей площадью первого этажа до 200 м 2 достаточно одного канала вытяжной вентиляции.

В соответствии с санитарными нормами, содержание радона в помещениях обязательно контролируется в зданиях школ, больниц, детских учреждениях, при сдаче в эксплуатацию жилых домов, в производственных помещениях предприятий.

Перед началом строительства дома поинтересуйтесь результатами контроля радона в ближайших к Вашему участку зданиях. Эти сведения могут быть у владельцев зданий, в местных лабораториях, осуществляющих замеры, органах Роспотребнадзора, местных проектных организациях.

Узнайте, какие меры защиты от радона использовались в этих зданиях. Если в проекте Вашего дома нет раздела о защите от радона, эти знания помогут Вам выбрать достаточно эффективный и оптимальный по стоимости вариант защиты.

Снижение концентрации радона, поступающего в защищаемые помещения из других источников: воды, газа и наружного воздуха, обеспечивается обычными системами вытяжной вентиляции из помещений дома.

Газ легко адсорбируется фильтрами с активированным углем или силикагелем.

По окончании строительства дома сделайте контрольные замеры содержания радона в помещениях, убедитесь, что защита от радона обеспечивает безопасность вашей семьи.

В России проблемой защиты от радона людей в зданиях озаботились совсем недавно. Наши отцы, а тем более деды, не знали о такой опасности. Современная наука утверждает, что радионуклиды радона оказывают сильное канцерогенное воздействие на легкие человека.

Среди причин, вызывающих рак легких, вдыхание радона, содержащегося в воздухе, по степени опасности стоит на втором месте после курения табака. Совместное воздействие этих двух факторов — курения и радона, резко увеличивает вероятность возникновения этой болезни.

Дайте шанс себе и своим близким прожить дольше — сделайте в доме защиту от радона!