Реферат: Радон, его влияние на человека. Радиационная опасность в воздухе

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.

Вскоре Резерфорду и Содди удалось доказать, что эманация - это газообразное вещество, которое подчиняется закону Бойля и при охлаждении переходит в жидкое состояние, а исследование ее химических свойств показало, что эманация представляет собой инертный газ с атомным весом 222 (установленным позднее). Название эманация (Emanation) предложено Резерфордом, обнаружившим, что ее образование из радия сопровождается выделением гелия. Позднее это название было изменено на "эманация радия (Radium Emanation - Rа Em)" с тем, чтобы отличать ее от эманаций тория и актиния, которые в дальнейшем оказались изотопами эманации радия. В 1911 г. Рамзай, определивший атомный вес эманации радия, дал ей новое название "нитон (Niton)" от лат. nitens (блестящий, светящийся); этим названием он, очевидно, желал подчеркнуть свойство газа вызывать фосфоресценцию некоторых веществ. Позже, однако, было принято более точное название радон (Radon) - производное от слова "радий". Эманации тория и актиния (изотопы радона) стали именовать тороном (Thoron) и актиноном (Actinon).

Прежде всего, что за годы, прошедшие со дня открытия радона, его основные константы почти не уточнялись и не пересматривались. Это свидетельство высокого экспериментального мастерства тех, кто определил их впервые. Лишь температуру кипения (или перехода в жидкое состояние из газообразного) уточнили. В современных справочниках она указана совершенно определенно - минус 62° С.

Еще надо добавить, что ушло в прошлое представление об абсолютной химической инертности радона, как, впрочем, и других тяжелых благородных газов. Еще до войны член-корреспондент Академии наук СССР Б.А. Никитин в ленинградском Радиевом институте получил и исследовал первые комплексные соединения радона - с водой, фенолом и некоторыми другими веществами. Уже из формул этих соединений: Rn 6H 2 O, Rn 2CH 3 С 6 H 5 , Rn 2С 6 Н 5 ОН - видно, что это так называемые соединения включения, что радон в них связан с молекулами воды или органического вещества лишь силами Ван-дер-Вальса. Позже, в 60-х годах, были получены и истинные соединения радона. По сложившимся к этому времени теоретическим представлениям о галогенидах благородных газов, достаточной химической стойкостью должны обладать соединения радона: RnF 2 , RnF 4 , RnCl 4 , RnF 6 .

Фториды радона были получены сразу же после первых фторидов ксенона, однако точно идентифицировать их не удалось. Скорее всего, полученное малолетучее вещество представляет собой смесь фторидов радона.

Радон, открытый Дорном, это самый долгоживущий изотоп элемента № 86. Образуется при α-распаде радия-226. Массовое число этого изотопа - 222, период полураспада - 3,82 суток. Существует в природе как одно из промежуточных звеньев в цепи распада урана-238.

Эманация тория (торон), открытая Резерфордом и Оуэнсом, член другого естественного радиоактивного семейства - семейства тория. Это изотоп с массовым числом 220 и периодом полураспада 54,5 секунды.

Актинон, открытый Дебьерном, тоже член радиоактивного семейства тория. Это третий природный изотоп радона и из природных - самый короткоживущий. Его период полураспада меньше четырех секунд (точнее 3,92 секунды), массовое число - 219.

Всего сейчас известно 19 изотопов радона с массовыми числами 204 и от 206 до 224. Искусственным путем получено 16 изотопов. Нейтронодефицитные изотопы с массовыми числами до 212 получают в реакциях глубокого расщепления ядер урана и тория высокоэнергичными протонами. Эти изотопы нужны для получения и исследования искусственного элемента астата. Эффективный метод разделения нейтронодефицитных изотопов радона разработали недавно в Объединенном институте ядерных исследований.

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА РАДОНА

Благородные газы – бесцветные одноатомные газы без цвета и запаха.
Инертные газы обладают более высокой электропроводностью по сравнению с другими газами и при прохождении через них тока ярко светятся: гелий ярко-жёлтым светом, потому что в его сравнительно простом спектре двойная жёлтая линия преобладает над всеми другими; неон огненно красным светом, так как самые яркие его линии лежат в красной части спектра.
Насыщенный характер атомных молекул инертных газов сказывается и в том, что инертные газы имеют более низкие точки сжижения и замерзания, чем другие газы с тем же молекулярным весом.

Радон светится в темноте, без нагревания испускает тепло, со временем образует новые элементы: один из них - газообразный, другой - твердое вещество. Он в 110 раз тяжелее водорода, в 55 раз тяжелее гелия, в 7 с лишним раз тяжелее воздуха. Один литр этого газа весит почти 10 г (точнее 9,9 г).

Радон - бесцветный газ, химически совершенно инертный. Радон лучше других инертных газов растворяется в воде (в 100 объемах воды растворяется до 50 объемов радона). При охлаждении до минус 62°С радон сгущается в жидкость, которая в 7 раз тяжелее воды (удельный вес жидкого радона почти равен удельному весу цинка). При минус 71°С радон "замерзает". Количество радона, выделяемое солями радия, очень мало, и чтобы получить 1 л радона, нужно иметь более 500 кг радия, в то время как на всем земном шаре в 1950 г. его было получено не более 700 г.

Радон - радиоактивный элемент. Испуская α-лучи, он превращается в гелий и твердый, тоже радиоактивный элемента который является одним из промежуточных продуктов в цепи радиоактивных превращений радия.

Естественно было ожидать, что столь химически инертные вещества, как инертные газы, не должны влиять и на живые организмы. Но это не так. Вдыхание высших инертных газов (конечно в смеси с кислородом) приводит человека в состояние, сходное с опьянением алкоголем. Наркотическое действие инертных газов обуславливается растворением в нервных тканях. Чем выше атомный вес инертного газа, тем больше его растворимость и тем сильнее его наркотическое действие.

Ко времени открытия радона, типичного представителя благородных газов, существовало мнение, что элементы этой группы химически инертны и не способны образовывать истинные химические соединения. Известны были лишь клатраты, образование которых происходит за счет сил Ван-дер-Ваальса. К их числу относятся гидраты ксенона, криптона и аргона, которые получаются сжатием соответствующего газа над водой до давления, превышающего упругость диссоциации гидрата при данной температуре. Для получения аналогичных клатратов радона и обнаружения его по изменению упругости пара потребовалось бы практически недоступное количество этого элемента. Новый метод получения клатратных соединений благородных газов был предложен Б.А. Никитиным и состоял в изоморфном соосаждении молекулярного соединения радона с кристаллами специфического носителя. Изучая поведение радона при процессах соосаждения его с гидратами сернистого газа и сероводорода, Никитин показал, что существует гидрат радона, который изоморфно соосаждается с SO 2Ч6 H 2 O и H 2 S Ч6 H 2 O. Масса радона в этих опытах составляла 10-11 г. Аналогично получены клатратные соединения радона с рядом органических соединений, например с толуолом и фенолом.

Исследования химии радона возможны лишь с субмикроколичествами этого элемента при использовании в качестве специфических носителей соединений ксенона. Следует, однако, учитывать, что между ксеноном и радоном находится 32 элемента (наряду с 5d-, 6s- и 6р-происходит заполнение 4f-орбит), что определяет большую металличность радона по сравнению с ксеноном.

Первое истинное соединение радона -дифторид радона - было получено в 1962 г. вскоре после синтеза первых фторидов ксенона. RnF 2 образуется как при непосредственном взаимодействии газообразных радона и фтора при 400°С, так и при окислении его дифторидом криптона, ди- и тетрафторидами ксенона и некоторыми другими окислителями. Дифторид радона устойчив до 200° С и восстанавливается до элементарного радона водородом при 500°С и давлении H 2 , равном 20 МПа. Идентификация дифторида радона осуществлена путем изучения его сокристаллизации с фторидами и другими производными ксенона.

Ни с одним окислителей не получено соединение радона, где его степень окисления была бы выше +2. Причиной этого является большая устойчивость промежуточного продукта фторирования (RnF+X-) по сравнению с аналогичной формой ксенона. Это обусловлено большей ионностью связи в случае радонсодержащей частицы. Как показали дальнейшие исследования, преодолеть кинетический барьер реакций образования высших фторидов радона можно либо введением в реакционную систему дифторида никеля, обладающего наивысшей каталитической активностью в процессах фторирования ксенона, либо осуществлением реакции фторирования в присутствии бромида натрия. В последнем случае большая, чем у дифторида радона, фтордонорная способность фторида натрия позволяет конвертировать RnF+ в RnF 2 в результате реакции: RnF+SbF 6 + NaF = RnF2 + Na+SbF 6 . RnF 2 фторируется с образованием высших фторидов, при гидролизе которых образуются высшие оксиды радона. Подтверждением образования соединений радона в высших валентных состояниях является эффективная сокристаллизация ксенатов и радонатов бария.

Долгое время не находили условий, при которых благородные газы могли бы вступать в химическое взаимодействие. Они не образовывали истинных химических соединений. Иными словами их валентность равнялась нулю. На этом основании было решено новую группу химических элементов считать нулевой. Малая химическая активность благородных газов объясняется жёсткой восьмиэлектронной конфигурацией внешнего электронного слоя. Поляризуемость атомов растёт с увеличением числа электронных слоёв. Следовательно, она должна увеличиваться при переходе от гелия к радону. В этом же направлении должна увеличиваться и реакционная способность благородных газов.
Так, уже в 1924 году высказывалась идея, что некоторые соединения тяжелых инертных газов (в частности, фториды и хлориды ксенона) термодинамически вполне стабильны и могут существовать при обычных условиях. Через девять лет эту идею поддержали и развили известные теоретики - Полинг и Оддо. Изучение электронной структуры оболочек криптона и ксенона с позиций квантовой механики привело к заключению, что эти газы в состоянии образовывать устойчивые соединения с фтором. Нашлись и экспериментаторы, решившие проверить гипотезу, но шло время, ставились опыты, а фторид ксенона не получался. В результате почти все работы в этой области были прекращены, и мнение об абсолютной инертности благородных газов утвердилось окончательно.

Исторически первым и наиболее распространенным является радиометрический метод определения радона по радиоактивности продуктов его распада и сравнению ее с активностью эталона.

Изотоп 222Rn может быть определен и непосредственно по интенсивности собственного α-излучения. Удобным методом определения радона в воде является экстракция его толуолом с последующим измерением активности толуольного раствора с помощью жидкостного сцинтилляционного счетчика.

При концентрациях радона в воздухе значительно ниже предельно допустимых определение его целесообразно проводить после предварительного концентрирования путем химического связывания подходящими окислителями, например BrF 2 SbF 6 , O 2 SbF 6 и др.

ПОЛУЧЕНИЕ

Для получения радона через водный раствор любой соли радия продувают воздух, который уносит с собой образующийся при радиоактивном распаде радия радон. Далее воздух тщательно фильтруют для отделения микрокапель раствора, содержащего соль радия, которые могут быть захвачены током воздуха. Для получения собственно радона из смеси газов удаляют химически активные вещества (кислород, водород, водяные пары и т. Д.), остаток конденсируют жидким азотом, затем из конденсата отгоняют азот и другие инертные газы (аргон, неон и т.д).

Как указывалось ранее, источником получения естественного изотопа 222Rn является 226Ra. В равновесии с 1 г радия находится 0,6 мкл радона. Попытки выделения радона из неорганических солей радия показали, что даже при температуре, близкой к температуре плавления, радон из них полностью не извлекается. Высокой эманирующей способностью обладают соли органических кислот (пальмитиновой, стеариновой, капроновой), а также гидроксиды тяжелых металлов. Для приготовления высокоэманирующего источника соединение радия, как правило, соосаждается с бариевыми солями указанных органических кислот или гидроксидами железа и тория. Эффективным является также выделение радона из водных растворов солей радия. Обычно растворы радия оставляют на некоторое время в ампуле для накопления радона; через определенные промежутки времени радон откачивают. Выделение радона после очистки, как правило, осуществляется физическими методами, например, адсорбцией активированным углем с последующей десорбцией при 350°С.

Помимо физических методов улавливания радона (адсорбционные, криогенные и др.), эффективное выделение радона из газовой смеси может быть достигнуто путем превращения его под действием окислителей в нелетучую химическую форму. Так, радон практически количественно может быть поглощен солями состава ClF 2 SbF 6 , BrF 2 SbF 6 , O 2 SbF 6 и некоторыми жидкими фторогалидами в результате образования нелетучих солей состава RnF+X-, где X- - сложный анион.

Выделение искусственно получаемых изотопов радона, в основном 211Rn (Т = 14 ч), связано с отделением его от материала мишени - тория и сложной смеси продуктов реакций глубокого отщепления.

НАХОЖДЕНИЕ В ПРИРОДЕ

Радон в ничтожных количествах находится в растворенном состоянии в водах минеральных источников, озер и лечебных грязях. Он находится в воздухе, наполняющем пещеры, гроты, глубокие узкие долины. В атмосферном воздухе количество радона измеряется величинами порядка 5·10-18 % - 5·10-21 % по объему.

Входит в состав радиоактивных рядов 238 U, 235 U и 232 Th. Ядра радона постоянно возникают в природе при радиоактивном распаде материнских ядер. Равновесное содержание в земной коре 7·10 −16 % по массе. Ввиду химической инертности радон относительно легко покидает кристаллическую решётку «родительского» минерала и попадает в подземные воды, природные газы и воздух. Поскольку наиболее долгоживущим из четырёх природных изотопов радона является 222 Rn, именно его содержание в этих средах максимально.

Концентрация радона в воздухе зависит в первую очередь от геологической обстановки (так, граниты, в которых много урана, являются активными источниками радона, в то же время над поверхностью морей радона мало), а также от погоды (во время дождя микротрещины, по которым радон поступает из почвы, заполняются водой; снежный покров также препятствует доступу радона в воздух).

ПРИМЕНЕНИЕ РАДОНА

Справедливости ради нельзя не отметить и некоторые лечебные свойства радона, связанные с применением так называемых радоновых ванн. Они оказываются полезными при лечении ряда хронических заболеваний: язвенной болезни двенадцатиперстной кишки и желудка, ревматизма, остеохондроза, бронхиальной астмы, экзем и др. Радонотерапия может заменить плохо переносимые лекарства. В отличие от сероводородных, углекислых, грязевых ванн, радоновые переносятся гораздо легче. Но подобные процедуры должны проводиться под строгим контролем специалистов, так как лечебные дозы газа в радоновых ваннах значительно ниже предельно допустимых норм. В этом случае польза и вред радона конкурируют друг с другом. Так, специалисты подсчитали, что отрицательный эффект при приеме сеанса из 15 радоновых ванн по 15 минут каждая равносилен выкуриванию 6 сигарет (считается, что одна сигарета может сократить срок жизни на 15 минут). Поэтому возможный вред от радоновых ванн считается несущественным при лечении заболеваний.

При определении дозы радиации вредной для здоровья человека существуют две концепции. Первая исходит из представления о том, что есть некая пороговая доза, ниже которой радиация не только безвредна, но даже полезна для организма. Эта теория возникла, очевидно, по аналогии с представлением о малых дозах ядов, помогающих лечить ряд болезней, или малых доз алкоголя, улучшающих самочувствие человека. Однако если малые дозы ядов или алкоголя попросту активизируют отдельные клетки организма, то даже незначительные дозы излучения попросту уничтожают их. Поэтому авторы придерживаются другой, беспороговой концепции. Согласно ей вероятность заболевания раком прямо пропорциональна полученной в течение жизни дозы радиации. А значит не существует никакой минимальной дозы, ниже которой радиация была бы безвредной.

Радон используется в сельском хозяйстве для активации кормов домашних животных, в металлургии в качестве индикатора при определении скорости газовых потоков в доменных печах, газопроводах. В геологии измерение содержания радона в воздухе и воде применяется для поиска месторождений урана и тория, в гидрологии - для исследования взаимодействия грунтовых и речных вод.

Радон находит широкое применение для исследования твердофазных превращений. Основой этих исследований является эманационный метод, позволяющий изучать зависимость скорости выделения радона от физических и химических превращений, происходящих при нагревании твердых веществ, содержащих радий.

Радон применяется также при изучении диффузии и явлений переноса в твердых телах, при исследовании скорости движения и обнаружения утечек газов в трубопроводах.

Во всем мире прилагаются громадные усилия для решения проблемы прогноза землетрясений, но тем не менее мы часто оказываемся бессильны перед неожиданным натиском стихии земных недр. Поэтому не прекращаются поиски новых предвестников сейсмических событий. Исследования последних лет привели к идее прогноза сейсмических событий на основе изучения процесса выделений (эксгаляции) газа радона из массива горных пород. Анализ этих данных возвращает нас к старой теории упругой отдачи Джильберта-Рейда (1911 год), согласно которой накопление энергии в массиве горных пород перед землетрясением и сброс этой энергии в процессе землетрясения происходят в областях, где эти породы испытывают упругую деформацию.

Способ прогноза землетрясений, заключающийся в проведении режимных наблюдений изменения концентрации радона в массиве горных пород, отличается тем, что производят бурение специальных наблюдательных скважин, глубина которых менее глубины уровня грунтовых вод и в каждой из этих скважин непрерывно регистрируют динамику выделения радона из массива горных пород и суммарное количество сейсмической энергии, поступившей в каждую наблюдательную скважину. И по серии наблюдений во времени выделяют зоны с последовательным уменьшением или увеличением выделения радона с учетом поступившей сейсмической энергии, указанные зоны наносят на карту исследуемого района и по площади зоны динамического уменьшения выделения радона судят о положении эпицентра и магнитуде ожидаемого землетрясения, а по динамике уменьшения и/или увеличения выделения радона в наблюдательных скважинах судят о времени ожидаемого сейсмического события.

РАДОН В УРАЛЬСКОМ РЕГИОНЕ

Практически самая высокая в России загрязненность воздуха связана не только с тем, что на Урале со времен заводчиков Демидовых сосредоточены крупнейшие промышленные предприятия страны. Почва и старые Уральские горы изобилуют разломами, которые излучают радон, проникающий в наши дома. По количеству точек, где это происходит, Свердловская область находится на втором месте в стране.

Но когда же так громко заговорили о проблеме радона у нас на Урале? В конце 80-х, когда появился первый меодический документ по контролю радона в жилищах. Затем вышло постановление екатеринбургской мерии о том, что во всем сдаваемом жилье должны проводиться измерения радона. А в 94 году начала реализовываться Федеральная целевая программа «Радон». В ней была и региональная часть, которая, в частности, касалась Свердловсой области.

Ранее финансирование ее, в частности из экологического Фонда, шло активнее, да и качественных измерений было больше. Институт промышленной экологии УрО РАН участвовал в этой программе и проводил в год несколько сот измерений. В итоге сейчас имеются материалы о проведении измерений более чем в трех тысячах жилищ Свердловской области.

На фоне карты Уральского региона достаточное количество населенных пунктов находится в местах с относительно высоким уровнем радоновой опасности. Грубо говоря территории Свердловской области разделили на 2 части. В первой уровень радоновой опасности относительно выше чем во второй, а в другой относительно ниже чем в первой. Доверять можно лишь реальным измерениям.

По данным полученным институтом промышленной экологии УрО РАН, высоким уровнем облучения радоном подвергается 50 тысяч человек.

В 1,1 процент жилищ Свердловской области объемная активность радона превышает гигиенический норматив для существующих зданий. Один процент соответствует, примерно 20 тысячам жилищ в Свердловской области.

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

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

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/м 3 .

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

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/м 3 час, при этом вклад бетона и других стройматериалов в эту дозу составляет всего 2 Бк/м 3 час. 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 Rn F 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/м 3 , 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

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: 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

13. Хуторянский, Я, Радоновый портрет: версия уральских экологов/ Я. Хуторянский // Стройкомплекс среднего Урала. -2003. -№1. С 52-55.

РАДИАЦИОННАЯ ОПАСНОСТЬ
В ВОЗДУХЕ - РАДОН

«…более половины годовой дозы от всех
природных источников излучения человек
получает через воздух, облучая радоном
свои легкие во время дыхания»
СОРОСОВСКИЙ ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЙ ЖУРНАЛ, ТОМ 6,№3, 2000

ЧТО ПОЛЕЗНО ЗНАТЬ О РАДОНЕ И ДЕТЕКТОРЕ - ИНДИКАТОРЕ РАДОНА «СИРАД МР106 »?

1. ВВЕДЕНИЕ

2. НЕОБХОДИМЫЕ ЗНАНИЯ О РАДОНЕ

Что такое радон?
Откуда берется радон?
Как действует радон на здоровье?
Как радон приводит к раку легких?
Когда радон стал причинять неприятности?
Нужно ли обследовать дома? Да.
Как радон проникает в дом?

3. ОБСЛЕДОВАНИЕ ДОМА

Как обнаружить радон?
Как организовать обследование дома?
Что означают результаты обследования?
Срочность принятия защитных мер.
Нужно ли учитывать другие факторы?

4. ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ

1. ВВЕДЕНИЕ

Исторически вредное влияние естественной радиоактивности воздуха на человеческий организм было замечено еще в XVI веке, когда таинственная «горная болезнь» шахтеров привлекла внимание медиков: смертность от заболеваний легких среди рудокопов некоторых шахт Чехии и Германии была в 50 раз выше, чем среди прочего населения. Причина этого была объяснена уже в наше время - в воздухе этих шахт была высокая концентрация радона.
Предположения о возможности радиологически вредного воздействия радона на население возникли в конце 1960-х годов, когда американские специалисты обнаружили, что концентрация радона в воздухе жилых домов, особенно одноэтажных, часто превышала уровень, считающийся опасным даже для рудников. До 1980 года ни в одной стране мира не устанавливались нормативы на содержание радона в помещениях, и только в последние десятилетия были введены нормативы для существующих и проектируемых зданий, рекомендованные Международной комиссией по радиологической защите. В НАТО был даже создан специальный комитет по этой проблеме, а в США едва ли не в каждом доме теперь есть датчики уровня радона.
В нашей стране нормативы на содержание радона в воздухе жилых зданий были приняты в 1990 году, но аппаратура была сугубо профессиональной, а «радоновая проблема» до настоящего времени оставалась сферой интересов только специалистов в области радиометрии. Появление новых бытовых приборов-«индикаторов радона»-сделало возможным проведение обследования своего дома (квартиры) самостоятельно. Необходимый минимум знаний для проведения обследования приведён в Разделах 2 и 3. При составлении этих разделов была использована литература, данные о которой приведены в Разделе 4. Проводя обследование самостоятельно, помните, что необходимо внимательно изучить инструкцию изготовителя прибора и строго соблюдать все её требования, так как стоимость защитных мероприятий напрямую зависит от полученных результатов, а значит и от аккуратности проведения обследования.

Итак, радон - как его обнаружить, оценить реальность опасности и защититься от этой угрозы?

2.НЕОБХОДИМЫЕ ЗНАНИЯ О РАДОНЕ.

Что такое радон?

Радон - это радиоактивный газ, который повсеместно распространён в природе. Он почти в 7,5 раз тяжелее воздуха, хорошо растворяется в воде, не имеет цвета, вкуса и запаха.

Откуда берется радон?

Радон образуется в результате естественного радиоактивного распада урана, поэтому радон находится в высокой концентрации в почве и скальных породах, содержащих радиоактивные элементы. Радон может выделяться также из почв, содержащих определенные типы промышленных отходов, таких, как пустую породу горно-обогатительных предприятий и шахт.
На открытом пространстве концентрация радона настолько низка, что обычно не вызывает беспокойства. Однако внутри закрытых объемов (таких, как жилище) радон накапливается. Уровень содержания радона в помещении определяется как составом строительных материалов, так и концентрацией радона в почве под зданием. Ещё один источник поступления радона в жилые помещения - вода и природный газ. Концентрация радона в водопроводной воде чрезвычайно мала. Однако вода из некоторых источников, особенно из глубоких колодцев или артезианских скважин, содержит очень много радона - до 1400 кБк/м3*, или в 3000000 раз больше чем в озёрной или речной воде. В природный газ радон проникает под землёй. При переработке и в процессе хранения газа перед поступлением его к потребителю большая часть радона улетучивается, но концентрация радона в помещении может заметно возрасти, если кухонные плиты, отопительные и другие нагревательные устройства, в которых сжигается газ, не снабжены вытяжкой.

Как действует радон на здоровье?

Основное воздействие радона на здоровье - это повышенный риск развития рака легких. Конечно, не каждое превышение уровня приводит к развитию рака легких, однако факты показывают, что риск развития рака легких от действия радона зависит от концентрации радона.

*Бк (беккерель)- единица измерения активности радионуклида, равная одному спонтанному переходу из определённого ядерно-энергетического состояния нуклида за время 1 с.

Как радон приводит к раку легких?

Сам радон естественным образом распадается и образует продукты радиоактивного распада. При вдыхании радона и продуктов его распада в легкие процесс распада продолжается. Это приводит к маленьким вспышкам освобождаемой энергии уже внутри лёгочных тканей, они могут разрушаться, способствуя появлению онкологических заболеваний.

Когда радон стал причинять неприятности?

Беспокойство по поводу необычно высокой концентрации радона в помещениях впервые возникло в конце 1960-х годов, когда на западе США обследовались дома, построенные из материалов, содержащих промышленные отходы. Затем и в Европе столкнулись с этой проблемой. В Швеции, Финляндии (особенно в Хельсинки) и в Великобритании были обнаружены дома, в которых концентрация радона в тысячи раз превышала типичные значения в наружном воздухе. Причины - радоноопасность грунта и стройматериалов, а также борьба за экономию энергии. Для снижения потерь тепла дома в те годы стали особенно тщательно герметизировать. В результате на каждый киловатт электроэнергии, сэкономленной на отоплении благодаря герметизации помещений, шведы получили дополнительную дозу облучения. Кроме того, в Швеции в течение нескольких десятилетий при производстве бетона использовались местные глинозёмы - с их применением построили около 700 тысяч домов, впоследствии обнаружили, что эти глинозёмы очень радиоактивны. Из других строительных материалов часто упоминаются гранит и пемза, которые широко использовались в Германии и России. Ещё один популярный материал - фосфогипс (побочный продукт, получаемый при переработке фосфорных руд, дешёвый заменитель природного гипса), широко применялся при изготовлении строительных блоков, штукатурки, перегородок и цемента. В одной только Японии в 1974 году было израсходовано 3 млн. тонн этого материала. Люди, живущие в «фосфогипсовых» домах, подвергались облучению, на 30% более интенсивному, чем в обычных жилищах. Высокой радиоактивностью обладает отход производства алюминия - красная глина и соответственно кирпич, производившийся из этого сырья.

Нужно ли обследовать дома? Да.

Проблема состоит в том, что необходимо провести индивидуальное обследование каждого дома и, в случае необходимости, выбрать способ защиты от радона (обеспечение достаточного воздухообмена, бетонирование подвалов, покрытие герметизирующим составом поверхностей строительных конструкций и т. д.). Если вы подозреваете повышенное содержание радона в доме, то вы должны решиться или на самостоятельное проведение обследования, или обратиться в ваш региональный центр по защите от радиации для того, чтобы определить уровень содержания радона.

Как радон проникает в дом?

Радон - это газ, который может диффундировать по пустотам в почве и в материалах, из которых построен ваш дом. Радон может просачиваться через грунтовой пол, трещины в бетонном полу и стенах, через дренаж пола, водостоки, стыки, трещины или поры в стенах из пустотелых блоков.
Радон хорошо растворяется в воде, поэтому он содержится во всех природных водах, причем в глубинных грунтовых водах его, как правило, заметно больше, чем в поверхностных водостоках и водоемах. Например, в подземных водах его концентрация может быть в миллион раз выше, чем в озёрах и реках.
Радон попадает из воды в атмосферу помещения, выделяясь из пузырьков воздуха, содержащихся в воде. Наиболее интенсивно это происходит при разбрызгивании, испарении или кипении воды (например, в душевой или парилке). При использовании больших общественных накопителей воды, радон обычно не приносит вреда, т.к. испаряется до того, как вода попадает в дом.
Из строительных материалов радон выделяется, если использовались материалы со сравнительно высоким содержанием радия (урана, тория) или способные к выделению радиоактивных газов, при этом низкая радиоактивность по другим видам излучений не гарантирует безопасности по радону.
Однако основной, наиболее вероятный путь накопления радона в помещениях связан с выделением радона непосредственно из грунта, на котором построено здание.
В практике геологических исследований нередки случаи, когда слаборадиоактивные породы содержат в своих пустотах и трещинах радон в количествах, в сотни и тысячи раз больших, чем более радиоактивные горные породы. При сезонных колебаниях температуры и давления воздуха, радон выделяется в атмосферу. Возведение зданий и сооружений непосредственно над такими трещинными зонами приводит к тому, что в эти сооружения из недр Земли непрерывно поступает поток грунтового воздуха содержащего высокие концентрации радона, который, накапливаясь в воздухе помещений, cоздаёт серьезную радиологическую опасность для находящихся в них людей. Известны случаи, когда в производственных подвальных помещениях, снабженных вытяжной вентиляцией, концентрация радона за счет подсоса воздуха из почвы, достигала 8000 - 10 000 Бк/м3, что превышало нормы в 40 - 50 раз.
К настоящему времени в различных странах накоплена достаточно обширная информация о содержании радона в жилых и служебных помещениях. Эти данные постоянно пополняются и уточняются, поэтому представления о средних и предельных концентрациях радона в зданиях претерпевают изменения. С этой точки зрения интересны результаты обследования домов.

Содержание радона в зданиях.

Страна, регион	Число обследованных зданий	Концентрация радона, Бк/м3
Канада	13450	17 ± 4
Германия	5970	40 ± 2
Финляндия	2154	64± 3
Италия	1000	25± 3
Нидерланды		30± 5
Швейцария
Подвал		720± 120
1-й этаж		228± 68
2-й этаж		127± 36
Альпы	100
Подвал		926± 210
1-й этаж		267± 73
2-й этаж		171± 42
США	30000	72± 5
Великобритания	2000	12± 3

Уровень концентрации радона в атмосфере домов существенно зависит от естественной и искусственной вентиляции помещения, тщательности заделки окон, стыков стен и вертикальных коммуникационных каналов, частоты проветривания помещений и т.д. Например, наиболее высокие концентрации радона в жилых зданиях отмечаются в холодный период года, когда традиционно принимают меры к утеплению помещений и уменьшению обмена воздуха с окружающей средой. Однако правильно выполненная приточно-вытяжная вентиляция дает наилучшие результаты снижения радонового риска в существующих зданиях. Анализ активности радона показывает, что даже однократный воздухообмен за час снижает концентрацию радона практически в сто раз.

3.ОБСЛЕДОВАНИЕ ДОМА

Как обнаружить радон?

Поскольку невозможно ни увидеть радон, ни почувствовать запах радона, для его обнаружения необходимо специальное оборудование. Существует разнообразное оборудование (как профессиональное, так и бытовое), предназначенное для постоянного либо периодического контроля содержания радона в помещениях и предусматривающее получение данных в процессе обследования. Это «AIR-CHEK» США, «RADHOME» Франция и другие. В России аналогичные бытовые приборы выпускаются под маркой в Московском инженерно - физическом институте (государственный университет). Детектор-индикатор радона «SIRAD MR-106 » является первым, разработанным в России бытовым индикатором радиоактивности воздуха - одного из самых опасных видов радиоактивности в силу своей высокой биологической эффективности (в 20 раз выше других видов излучения), и приводящую к внутреннему облучению. Невозможно обойтись без воздуха, поэтому он не должен быть опасен. Используя «SIRAD MR-106 » для периодической проверки атмосферы дома, вы всегда будете уверены в том, что ни природная, ни техногенная (возникшая в результате технической деятельности) радиоактивность воздуха не угрожает никому из живущих в вашем доме.

Как организовать обследование дома?

Проводя обследование, помните, что необходимо внимательно изучить инструкцию изготовителя прибора и строго соблюдать все её требования, так как стоимость защитных мероприятий напрямую зависит от полученных результатов, а значит и от аккуратности проведения обследования.

Что означают результаты обследования?

Помните, что можно практически полностью защититься от радона, просто стоимость защитных работ прямо зависит от того, насколько аккуратно проведено обследование и достоверны результаты.
Если опасность невелика, то и затраты будут небольшие - нередко достаточно тщательно окрасить или оклеить стены помещений.
Результаты обследования позволяют представить реальный риск от наличия радона в вашем доме. Наглядный способ представить риск, связанный с воздействием радона - это сравнение его с риском от других вредных воздействий. Согласно данным Департамента здравоохранения США находиться в помещении с концентрацией радона 7400 Бк/м^3 в 60 (шестьдесят!) раз более опасно, чем выкуривать две пачки сигарет в день, а воздействие воздуха с концентрацией 370 Бк/м^3 в течение года сопоставимо с 500 - кратным облучением лёгких при рентгеноскопии.

Срочность принятия защитных мер.

Предпринимать ли что-либо, и как срочно - поясняют приведенные ниже рекомендации, основанные на результатах обследования. Очевидно, что необходимо попытаться снизить уровень содержания радона настолько, насколько это возможно. Учитывая информацию последнего времени, считается, что уровень в большинстве домов может быть снижен до 100…150 Бк/м^3(в России норма для сдаваемых в эксплуатацию зданий 100 Бк/м^3, а эксплуатируемых - 200 Бк/м^3.). Помните, срочность действий зависит от концентрации радона. Чем выше уровень содержания радона в доме, тем быстрее нужно улучшать положение.

* Если ваши результаты составляют 7400 Бк/м^3 или выше:

Такой уровень является самым высоким из обнаруженных в домах. Жители должны предпринять все необходимое для снижения уровня как можно ниже. Рекомендуется сделать это в течение нескольких недель. Если это возможно, вы должны проконсультироваться с региональным центром здравоохранения или центром защиты от радиации и определить целесообразность временного отселения до тех пор, пока уровень радона в доме не будет снижен.

* Если ваши результаты составляют 740 -7400 Бк/м^3:

Такой уровень значительно выше допустимого для жилищ. Вы должны предпринять все необходимое для снижения уровня как можно ниже. Рекомендуется сделать это в течение нескольких месяцев.

* Если ваши результаты составляют 200 -740 Бк/м^3:

Такой уровень выше допустимого для жилищ. Вы должны предпринять все необходимое для снижения уровня до 150 Бк/м^3 или ниже. Мы рекомендуем сделать это в течение нескольких лет или раньше, если результаты ближе к верхней границе интервала.

* Если ваши результаты не превышают 150 Бк/м^3:

Такой уровень является допустимым для жилищ или незначительно превышает его.

Нужно ли учитывать другие факторы?

Основная информация о риске, приведенная в этом сообщении, так же, как и рекомендации по снижению риска, относятся к общему случаю. Ваши конкретные условия жизни могут повлиять на степень риска и вызвать необходимость дополнительных мер. Опасность воздействия радона зависит от количества радона, проникающего в помещение, и времени, которое вы в нём проводите. Перечисленные ниже меры помогут немедленно снизить риск от воздействия радона. Эти меры можно принять быстро и с незначительными затратами.

*Прекратите курить в доме - курение усиливает воздействие радона, связанные с радоном заболевания раком лёгких среди курильщиков в три раза выше, чем у не курильщиков.
*Проводите меньше времени в зонах дома с повышенной концентрацией радона, таких, как подвал.
*Чаще открывайте окна и включайте вентиляторы для более интенсивного поступления наружного воздуха в дом. Это особенно важно в отношении подвальных помещений.
*Если в вашем доме между полом первого этажа и грунтом есть вентилируемое пространство- держите заслонки продухов открытыми со всех сторон дома постоянно.

Выполнив перечисленное, приступайте к радикальным, рассчитанным на долгую службу мероприятиям, исключающим проникновение радона в ваш дом. Рекомендуем проводить контрольные обследования в ходе реконструкции, убеждаясь в правильности принятых мер, пусть атмосфера вашего дома будет по настоящему чистой и здоровой.

Доктор физико-математических наук,
профессор МИФИ Н.М.Гаврилов

4.ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ.

Сводный телефонный справочник организаций, действующих
в области охраны природы и защиты здоровья человека.

МосНПО "РАДОН"	491-0144, круглосуточно.	Сообщения о радиоактивных загрязнениях, о необходимости дезактивации помещений, территорий, объектов и предметов.
МосНПО "РАДОН"	113-1191, с 9:30 до 17:30.	Сообщения о ртутных загрязнениях и необходимости демеркуризации
Департамент природопользования и охраны окружающей среды	952-7288, круглосуточно	Сообщения о фактах нарушения природоохранного законодательства и норм экологической безопасности
Госсанэпиднадзор	287-3141, круглосуточно	Сообщения о нарушениях санитарных норм, обнаруженных инфекциях, случаях заражения, скоплении грызунов, опасных инфекциях у животных.
МосЦГМС (Московский центр по гидрометеоро логии и мониторингу окружающей среды)	281-5456, круглосуточно	Сообщения о загрязнении воздуха, воды и почвы
Главное управление по делам гражданской обороны и чрезвычайным ситуациям	995-9999 круглосуточно	Сообщения о чрезвычайных ситуациях и происшествиях (крупные аварии и пожары с человеческими жертвами, значительные выбросы химвеществ в атмосферу, разливы опасных жидкостей, обрушение зданий)

Межрегиональная Ассоциация обезвреживания
радиоактивных отходов - спецкомбинаты"РАДОН".

Шестнадцать спецкомбинатов "РАДОН" составляют разветвленную межрегиональную систему обезвреживания радиоактивных отходов. В 2000 году спецкомбинаты объединились в собственную Ассоциацию. За каждым комбинатом закреплены следующие территории:

1. МосНПО "Радон" — Московская, Брянская, Калужская, Тверская, Ярославская, Владимирская, Тульская, Рязанская, Костромская, Смоленская области.
2. Ленинградский СК — Ленинградская, Псковская, Новгородская, Вологодская, Калининградская области, Карелия.
3. Волгоградский СК — Волгоградская, Астраханская области, Калмыкия.
4. Нижегородский СК — Нижегородская, Ивановская, Кировская области, Мордовия, Республика Коми.
5. Грозненский СК — Северная Осетия, Дагестан, Чеченская, Ингушская, Кабардино-Балкарская республики.
6. Иркутский СК — Иркутская, Читинская области, Бурятская республика, Республика Тыва.
7. Казанский СК — Татарстан, Республика Марий Эл, Чувашская, Удмурдская республики.
8. Самарский СК — Самарская, Ульяновская, Оренбургская области.
9. Мурманский СК — Мурманская, Архангельская области.
10. Новосибирский СК -Новосибирская, Томская, Кемеровская, Омская области.
11. Ростовский СК - Ростовская область, Ставропольский, Краснодарский края.
12. Саратовский СК — Саратовская, Пензенская, Белгородская, Липецкая, Курская, Орловская, Тамбовская области.
13. Свердловский СК — Свердловская, Пермская, Тюменская области, Ханты-Мансийский, Ямало-Ненецкий национальные округа.
14. Уфимский СК — Башкортостан.
15. Челябинский СК — Челябинская, Курганская области.
16. Хабаровский СК — Камчатская, Сахалинская, Магаданская, Амурская области, Хабаровский, Приморский края, Республика Саха (Якутия).

Используемая литература, в которой, кроме того, можно найти дополнительную информацию о «радоновой проблеме»

1. ПАМЯТКА ПО РАДОНУ ДЛЯ ГРАЖДАН. «Что это и как с этим быть?». Агентство охраны окружающей среды США, Служба атмосферы и радиации. Департамент здравоохранения и гуманитарных служб США, Центр контроля болезней. Август 1986 г. ОРА 86 004.
2. РАДИАЦИЯ: Дозы, эффекты, риск. Пер. с англ., М.: Мир, 1998.
3. СОРОСОВСКИЙ ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЙ ЖУРНАЛ, ТОМ,№ 1, 1997
УТКИН В. И. Газовое дыхание земли.
4. СОРОСОВСКИЙ ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЙ ЖУРНАЛ, ТОМ 6,№ 3, 2000
УТКИН В. И. Радоновая проблема в экологии.
5. ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ БЮЛЛЕТЕНЬ «Зелёный листок» №6(25),2001,стр.4. «ВНИМАНИЕ, РАДОН!»
6. А.Д.Власов, Б.П.Мурин. ЕДИНИЦЫ ФИЗИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН В НАУКЕ И ТЕХНИКЕ. Справочник, М.: ЭАИ, 1990,стр. 63-64.

Литература

ВВЕДЕНИЕ

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О РАДОНЕ

ИСТОРИЯ ОТКРЫТИЯ

Наш заочный разговор начнем с рассказа об опасности, о которой мало говорят (если и говорят, то далеко не всегда компетентную информацию озвучивают), поэтому процент осведомленных о ней граждан недопустимо мал.
Мифы о радоне.

Вредное влияние радиации на организм человека было замечено ещё в 16 веке, когда внимание медиков привлекла таинственная «горная болезнь» рудокопов некоторых шахт Чехии и Германии, где смертность от заболеваний лёгких среди шахтёров оказалась в 50 раз выше, чем среди прочего населения. Причина этого загадочного явления была объяснена лишь столетия спустя - ею оказалась высокая концентрация в воздухе шахт радиоактивного газа радона.

Радон нередко приводит к раку легких у людей живущих в опасных домах. Согласно данным организации здравоохранения Канады, радон стоит на втором месте после курения в развитии у людей рака легких.

Радон - это естественный природный источник радиационного излучения, радиоактивный газ, который вследствие специфических особенностей (без цвета и запаха, время полураспада 3,8 суток, мощный альфа-излучатель) представляет собой опасность для людей (особенно для детей и курящих), независимо проживают они на нижних этажах дома* или на верхних.
* - речь идет о домах круглогодичного проживания, так как в летних дачах в теплый период года окна и двери почти всегда открыты и радон разбавляется с поступающим свежим воздухом и не приносит вреда.

Исследованиями последних лет надежно установлено, что более 60% дозы ионизирующего излучения на человека в год приходится от естественных природных источников излучения (горные породы и космическая радиация), при этом более 50% облучения обусловлено радоном и продуктами его распада. Поэтому проблема радиационной безопасности жилищ интенсифицировала в последние годы исследования радона во многих странах.

Попадая в организм человека, радон ионизирует (облучает) молекулы тканей и кроме провоцирования рака лёгких может вызывать генетические дефекты, передаваемые через несколько поколений. Существует прямая связь заболеваемости ишемической болезнью сердца, злокачественными опухолями, бронхиальной астмой, психическими нарушениями и др.

Тем кто доверяет только зарубежным источникам информации, адресована следующая ссылка Всемирной организации здравоохранения , в которой рассказывается одна из граней радоновой проблематики. Хотя мы считаем, что тот совет, который дан в начале данной статьи, подходит для тех, кому по каким-то причинам жалко заплатить специалистам, чтобы они измерили содержание газа в воздухе дома. Ведь далеко не обязательно, что у вас в доме проблемы с радоном!

А тем, кто еще дом не построил, нужно задумываться не столько о вентиляции не помещений, а грунта.

Популярные заблуждения:

Миф 1 . Так как у радона период полураспада равен 3,8 суток, то он быстро распадается и не приносит вреда, живущим в здании.

В случае радоноопасности участка застройки, радон будет поступать в помещения дома постоянно, привнося все новые порции газа. Эта перманентная отрава!

Миф 2 . Так как у радона плотность намного больше, чем у воздуха, то он будет стелиться возле пола.

Про плотность замечено правильно, но в холодный период года в здании постоянно происходит процесс конвекции, который поднимает даже такой плотный газ как радон и распространяет его по всем помещениям в здании.

Миф 3 . Если у меня нет цокольного этажа, то мне не нужно беспокоиться по части радона.

Действительно, основной источник радона - грунт под домом. Рассуждаем дальше, если у вас нет цоколя, то очевидно, что "цоколем" будет выступать ваш 1 этаж! Газу нет ни какой разницы куда проникать. И если вы соответствующим образом не запроектировали радонозащитные меры в конструкции дома, то он будет постоянно проникать в ВАШУ КРЕПОСТЬ. Другое дело, что совсем не обязательно под вашим домом окажутся аномальные превышения радона, а чтобы это узнать, нужно провести исследования.

Также некоторые думают, что лучше не делать подземный жилой этаж, ведь выкопав котлован радон будет в большей концентрации поступать в дом. На самом деле, в некоторых случаях, такой эффект действительно может присутствовать, но увеличение потока радона обычно не более 20-30%. Более того, иногда убрав верхний слой суглинка, может наоборот стать меньше радона вплоть до приемлемых значений, хотя до рытья котлована были превышения ПДК! Этот эффект объясняется тем, что делювиальный суглинок за тысячи лет переотложений мог сорбировать в себя частицы радиоактивных пород.
Это бывает крайне редко, с 1993 года в нашей практике было только два таких случая. Возможно мы редко встречали подобные ситуации из-за того, что существующая официальная методика работ обязывает крупных застройщиков измерять потоки радона до рытья котлована и только при спорных моментах, когда значения на грани превышение/норма, мы пишем в протоколе, что необходимы измерения на дне котлована, ЕСЛИ ОН ВООБЩЕ ЗАПЛАНИРОВАН.

Если у вас есть жилой цокольный этаж, не стоит думать, что через боковые стены к вам в дом будет просачиваться радон в большом количестве, так как основное препятствие для него - это горизонтальная плита (пол подвала), где он действительно может сильно скопиться и искать малейшие щели, а сбоку ему проще выйти вдоль стены на дневную поверхность. Безусловно, мы не берем в расчет исключительные случаи, , где стены были выложены из кирпича с большим количеством отверстий разного диаметра (видимо цементный раствор за 50 лет разрушился + плохое качество строительства). В такой ситуации радон может попасть в дом без особого труда.

С другой стороны у нас были случая, когда по данным инженерной геологии (под многоэтажные дома скважины бурились до 20м) разрез был представлен известняком (то есть вообще не радиоактивной породой), но потоки радона были выше ПДК примерно в 3 раза. Это говорит о том, что под карбонатной породой залегают радиоактивные породы и по разломам газ выходит на поверхность.

Миф 4 . Радон - это полезный газ. Ведь есть даже лечебницы, в которых лечат радоном.

Посмотрите внимательнее, каким образом происходит лечебный процесс на таких курортах. Основные выводы в данном процессе следующие: человек принимает радоновые ванны или дышит им в строго дозированном виде. Это так называемые МАЛЫЕ ДОЗЫ радиации. Обратите внимание при изучении вопроса, что акцент делается на концентрации радона в пределах фоновых! Мы же стараемся оградить и предупредить человека от аномальных концентраций радона.

Миф 5 . От радона можно легко защититься обычным проветриванием помещений.

Мысль верная, только истина посередине: можно конечно открыть все окна и двери зимой, только кому от этого лучше станет? Здесь возникает вопрос целесообразности и оптимальности защитных мер. От легких превышений потоков радона без труда справляется чуть более частое проветривание помещений дома. Но от ураганных аномалий по содержанию радона в воздухе дома спасет только "постоянно открытая дверь и окно". Шутка, конечно, но в каждой шутке есть доля правды. Чтобы запроектировать грамотную вентиляцию дома, нужно знать, от чего отталкиваться, в частности измерить потоки радона из грунта под домом.
Здесь стоит отметить, что на сегодняшний день лучше подкопить денег на приточно-вытяжную вентиляцию с подогревом воздуха с улицы (рекуперация). С ее помощью также можно решить проблему с радоном: поставил на дисплее задачу для электроники, чтобы воздух менялся в помещении 3 раза или более за 1 час. Но, к сожалению, далеко не у всех есть средства на эту систему + наши опросы показывают, что даже у тех у кого установлена подобная система, часто хозяева дома выключают ее и пользуются по аналогии с форточкой или она выходит из строя и руки не доходят до ремонта очень долго + когда у вас под домом нет превышений по радону, зачем издеваться над техникой и нести дополнительные затраты, когда можно провести изыскания и жить спокойно и без лишних затрат?

Миф 6 . Не стоит беспокоиться по этому поводу и тратиться на замеры перед строительством, так как повышенные концентрации радона - норма для Челябинской области.

Теперь читатель в курсе, что аномальные выходы радона располагаются далеко не равномерно по территории Челябинской области и мира в целом. Поэтому так могут говорить только малоинформированные люди. Плюс на дворе не 18 век, когда человек жил в одном месте всю жизнь, на сегодняшний день человек очень мобилен: сегодня он живет в Челябинске, завтра в Краснодаре например.

Подобная логика имеет право на существование для случая с гамма-фоном, который в горно-складчатых областях несколько выше, чем в равнинных областях, хотя и тут имеются свои упрощения.

Идеальный вариант - это случай с гранитной набережной реки Невы в Спб и многих тротуаров, которые облицованы гранитными плитами. Тут действительно коренные жители культурной столицы имеют своего рода иммунитет на повышенные дозы гамма-излучения.

Памятка туристам: не стоит весь день гулять по набережной в Питере в солнечную погоду, так как фотоны света заставляют гранит фонить более интенсивно!

РАССМОТРИМ ПРОБЛЕМУ БОЛЕЕ ОБСТОЯТЕЛЬНО

Как ни парадоксально это может показаться на первый взгляд, но основную часть дозы облучения от радона человек получает, находясь в закрытом, непроветриваемом помещении. В зонах с умеренным климатом концентрация радона в закрытых помещениях в среднем примерно в 8 раз выше, чем в наружном воздухе. Для тропических стран подобные измерения не проводились; можно, однако, предположить, что, поскольку климат там гораздо теплее и жилые помещения намного более открытые, концентрация радона внутри их ненамного отличается от его концентрации в наружном воздухе.

Радон концентрируется в воздухе внутри помещений лишь тогда, когда они в достаточной мере изолированы от внешней среды. Поступая внутрь помещения тем или иным путем (просачиваясь через фундамент и пол из грунта или, реже, выделяясь из материалов, использованных в конструкции дома), радон накапливается в нем. В результате в помещении могут возникать довольно высокие уровни радиации, особенно если дом стоит на грунте с относительно повышенным содержанием радионуклидов или если при его постройке использовали материалы с повышенной радиоактивностью. Герметизация помещений с целью утепления только усугубляет дело, поскольку при этом еще более затрудняется выход радиоактивного газа из помещения.

Известно, что главный источник радона в закрытых помещениях - это грунт под зданием! Были случаи когда дома возводились прямо на старых отвалах горнодобывающих предприятий, содержащих радиоактивные материалы. Так, в США (штат Колорадо) дома оказались построенными на отходах урановых рудников, в Швеции - на отходах переработки глинозема, в поселке Читинской обл - на регенерированной после добычи урана территории. Но даже и в менее экзотических случаях просачивающийся сквозь пол радон представляет собой главный источник радиоактивного облучения населения в закрытых помещениях.

Не все породы одинаково радоноопасны. Правильнее сказать, что большинство пород абсолютно в этом отношении безопасные: известняк, песчаник, мергель, серпентинит, перидотит, габбро, диабаз, базальт.

На фото ниже схематично показано, что если расположить дом на участке без разломов\трещин, то вероятно потоки радона, выходящие из грунта, будут в пределах нормы. Но чтобы знать наверняка, нужно измерить, так как на поток радона влияет наличие\отсутствие грунтовых вод, глубина до скалы, тип скальной породы, мощность коры выветривания и т.п.

К радоноопасным породам относятся: граниты, липариты, сиениты, гнейсы, графит-слюдистые сланцы, диориты, в меньшей степени суглинки (за счет своей сорбционной способности) и др. Отмечается возрастание содержания радионуклидов с увеличением кислотности и щелочности.

Еще один, как правило менее важный, источник поступления радона в жилые помещения представляют собой вода и природный газ.

Однако основная опасность, как это ни удивительно, исходит вовсе не от питья воды, даже при высоком содержании в ней радона. Гораздо большую опасность представляет попадание паров воды, с высоким содержанием радона, в легкие человека вместе с вдыхаемым воздухом.

Без паники! Даже если ваш участок радоноопасный, это не значит что его нужно экстренно продавать кому-либо. Для этих случаев существуют .

ДЕЙСТВИЕ РАДИАЦИИ НА ЧЕЛОВЕКА

Радиация в больших дозах вредна для живых существ. Радиационное излучение может разрушать клетки, повреждать ткани органов и явиться причиной скорой гибели органа или организма.
Повреждения, вызываемые сверх большими дозами облучения, обыкновенно проявляются в течение нескольких часов или дней. Раковые заболевания, однако, проявляются спустя много лет после облучения - как правило, не ранее чем через одно - два десятилетия. А врожденные пороки развития и другие наследственные болезни, вызываемые повреждением генетического аппарата, по определению проявляются лишь в следующем или последующих поколениях: это дети, внуки и более отдаленные потомки индивидуума, подвергшегося облучению.

В то время как идентификация быстро проявляющихся («острых») последствий от действия больших доз облучения не составляет труда, обнаружить отдаленные последствия от малых доз облучения почти всегда оказывается очень трудно. Частично это объясняется тем, что для их проявления должно пройти очень много времени. Но даже и обнаружив какие-то эффекты, требуется еще доказать, что они объясняются действием радиации, поскольку и рак, и повреждения генетического аппарата могут быть вызваны не только радиацией, но и множеством других причин.

Радиация в самолете

Человек, который чаще смотрит в иллюминатор самолета, чем в окно офиса, рискует получить высокую суммарную дозу радиации. Лучевая нагрузка за время трансатлантического перелета сопоставима с рентгеновским снимком грудной клетки. Это неопасно, однако поглощенная доза имеет свойство накапливаться в организме. Космические лучи, проникающие через атмосферу, - основной источник облучения во время полета. Чем выше самолет, тем выше радиационный фон. Безопасная суммарная доза облучения для человека в год составляет 2-3 миллизиверта. За один час полета пассажир получает в 100 раз меньше - примерно 0,01-0,02 миллизиверта.

Получается, десять перелетов из Москвы в Нью-Йорк и обратно полностью покрывают разрешенную годовую норму радиации, а во время максимальной солнечной активности ее можно получить даже за один час. После вспышек на солнце интенсивность облучения в полете может достигать нескольких миллизивертов в час.

Для получения более расширенной информации, перейдите во вкладку

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.

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.
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.
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
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:

Тщательно выбирать площадку под строительство жилого дома, с минимальной концентрацией радона в земном грунте.
В малоэтажных зданиях желательно обустраивать подвальные помещения.
Жилые комнаты лучше располагать в верхних этажах строений.
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.
Уделить достаточное внимание герметизации междуэтажных перекрытий, пола и напольного покрытия.
Для заделки щелей, пор и трещин - стены и потолок нужно обработать мастиками, герметиками, затем красками на основе эпоксидной смолы и другим облицовочным материалом.
Не находиться долгое время в непроветриваемых помещениях дома, в подвале или погребе.
Организовать регулярное естественное проветривание жилых комнат и подвальных помещений.
Обустроить эффективную принудительную вентиляцию дома или квартиры.
Не стремиться устроить чрезмерную герметизацию окон и дверей в помещениях, чтобы дать возможность естественному обороту воздуха.
Воду из глубоководных источников следует кипятить, а не пить сырую.
Использовать для очистки воды угольные фильтры, позволяющие задерживать радон на 90 процентов.
Исключать вдыхание влажного воздуха, сокращать время пребывания в душевой комнате, принимать душ реже, устраивать вентиляцию и обязательное проветривание перед использованием душа другими членами семьи.
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?