Радон - радиоактивный и полезный
Радон – элемент главной подгруппы восьмой группы шестого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 86. Обозначается символом Rn (Radon). Простое вещество радон (CAS-номер: 10043-92-2) в нормальных условиях – бесцветный инертный газ (в 7,5 раза тяжелее воздуха); радиоактивен, в больших концентрациях может представлять опасность для здоровья и жизни человека. При комнатной температуре является одним из самых тяжелых газов. Наиболее стабильный изотоп (222Rn) имеет период полураспада 3,8 суток. Растворимость в воде 460 мл/л; в органических растворителях, в жировой ткани человека растворимость радона в десятки раз выше, чем в воде. Газ хорошо просачивается сквозь полимерные плёнки. Легко адсорбируется активированным углем и силикагелем. Собственная радиоактивность радона вызывает его флюоресценцию.
Впервые открыл этот элемент английский физик Э. Резерфорд в 1899 году. Он отметил, что изотопы тория испускают, кроме α-частиц, и некое неизвестное ранее вещество, так что воздух вокруг изотопов тория постепенно становится радиоактивным. Это вещество он предложил назвать эманацией (от латинского emanatio – истечение) тория и дать ему символ Em. Последующие наблюдения показали, что и изотопы радия также испускают некую эманацию, которая обладает радиоактивными свойствами и ведет себя как инертный газ. Первоначально эманацию тория называли тороном, а эманацию радия – радоном. Было доказано, что все эманации на самом деле представляют собой радионуклиды нового элемента – инертного газа, которому отвечает атомный номер 86. Впервые его выделили в чистом виде Рамзай и Грей в 1908 году, они же предложили назвать газ нитон (от лат. nitens, светящийся). В 1923 году газ получил окончательное название радон и символ Em был сменен на Rn. Открытие радиоактивности и радона совпало с повышением интереса к биологическим эффектам радиации. Было установлено, что вода многих источников минеральных вод богата эманацией радия (так именовался радон в то время). Вслед за этим открытием последовала волна моды «на радиацию». В частности, в рекламе того времени радиоактивность минеральных вод выдавалась за главный показатель их полезности и эффективности. Радон используют в медицине для приготовления радоновых ванн, 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. Динамика концентрации радона в подземных водах может применяться для прогноза землетрясений.
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). В результате альфа-распада радона образуются так называемые дочерние продукты распада – короткоживущие радиоактивные изотопы: полония-218 (3,05 мин), свинца-214 (26,8 мин), висмута-214 (19,7 мин), полония-214 (1,5 десятитысячной доли секунды). В конечном итоге возникает стабильный изотоп свинца-206, являющийся сильным вредоносным изотопом.
Дочерние продукты распада радона обладают свойством конденсироваться и/или осаждаться на мельчайших аэрозольных частицах, делая их радиоактивными. Наиболее опасны аэрозоли субмикронных размеров, которые могут проникать в верхние дыхательные пути и оседать в них, создавая локальные источники альфа-облучения клеток. В определенной степени такие аэрозоли эквивалентны «горячим частицам» радиоактивной топливной пыли чернобыльских осадков. В итоге два радиоактивных изотопа полония – полоний-218 и полоний-214 – «бомбардируют» альфа-частицами поверхность легких и обусловливают свыше 97% дозы, связанной с эффективным воздействием радона. Растворимость радона, как и всех газов, быстро падает с повышением температуры воды, а потому радон легко улетучивается из горячей воды и попадает в помещения при таких операциях, как душ, приготовление пищи, стирка белья и т. п.
Наибольший интерес с точки зрения радиационной опасности представляет радон-222, имеющий период полураспада 3,8 суток и способный перемещаться на большие расстояния от места своего образования.
В воздухе радон-222 ведет себя так же, как и другие газы – он перемещается и перемешивается с воздухом. Радон-222 не имеет цвета и запаха, а потому не обнаруживается органами чувств человека. Радон-222 – активный альфа-излучатель.
Радон-222 является одной из составляющей природного радиационного фона. На долю радона и, прежде всего, его короткоживущих дочерних продуктов распада (ДПР) в эффективной эквивалентной дозе облучения населения приходится не менее половины общей дозы от всех природных источников ионизирующих излучений. Основной источник поступления радона в помещения – грунт под основанием сооружения. Поэтому при проектировании новых зданий необходимо оценить потенциальную радоноопасность территории строительства, т.е. прогнозировать интенсивность поступления радона из грунтов основания в проектируемые сооружения. С целью ограничения облучения населения природными источниками ионизирующих излучений для среднегодовой эквивалентной равновесной объемной активности (ЭРОА) изотопов радона – 222Rn и 220Rn (220Tn) в воздухе проектируемых зданий и сдаваемых в эксплуатацию зданий жилищного и общественного назначения установлен предел – до100 Бк/м3, а мощность эффективной дозы гамма-излучения не должна превышать мощность дозы на открытой местности более чем на 0,2 мкЗв/ч.
Радон, содержащийся в питьевой воде, может переходить в воздух помещений и таким образом становиться источником ингаляционного поступления его ДПР в органы дыхания человека. Поэтому, с целью ограничения облучения населения, в «Нормах радиационной безопасности (НРБ-99/2009)» для радона, содержащегося в питьевой воде, установлен уровень вмешательства – 60 Бк/кг.
В эксплуатируемых жилых и общественных зданиях среднегодовая эквивалентной равновесная объемная активность дочерних продуктов радона и торона в воздухе жилых и общественных помещений не должна превышать 200 Бк/м3. При более высоких значениях объемной активности должны проводиться защитные мероприятия, направленные на снижение поступления радона в воздух помещений и улучшение вентиляции помещений, что регламентируется «Нормами радиационной безопасности (НРБ-99/2009)».
В качестве критерия оценки радоноопасности принята плотность потока радона (ППР). Плотность потока радона (ППР) как критерий оценки радоноопасности площади застройки впервые был введен в 1996 году в Московских городских строительных нормах взамен ранее использовавшегося критерия – объемной активности радона в почвенном воздухе. Введение нового критерия было обусловлено тем, что плотность потока достовернее, чем объемная активность характеризует радоновую нагрузку на подземные ограждающие конструкции здания, а также появлением возможности для массовых измерений плотностей потоков радона в натуральных условиях. Для измерения плотности потока радона (ППР) применяются радиометры радона как отечественного производства типа РРА-01М, РРА-01М-01, РРА-01М-03 и др. так и иностранного производства. Приборы, предназначенные для измерения ППР, должны быть метрологически аттестованы и иметь свидетельство государственной поверки.
Измерения ППР из поверхносного слоя почвы на участках для застройки с последующей их оценкой сегодня проводятся многими лабораториями радиационного контроля (ЛРК). В Самарской области одной из лабораторий, занимающейся измерениями ППР, является Региональная радиометрическая лаборатория (РРЛ), находящаяся в составе Приволжского Центра по мониторингу окружающей среды. Лаборатория имеет аттестат аккредитации по соответствующей области аккредитации и оснащена необходимыми приборами и оборудованием. За последние годы специалистами этой лаборатории были проведены исследования величины ППР из почвы на многих участках проектируемых объектов застройки, а также на территории и участках недр месторождений нефти, результаты измерений которых имели положительные заключения на дальнейшую эксплуатацию и разработку этих участков.
Впервые открыл этот элемент английский физик Э. Резерфорд в 1899 году. Он отметил, что изотопы тория испускают, кроме α-частиц, и некое неизвестное ранее вещество, так что воздух вокруг изотопов тория постепенно становится радиоактивным. Это вещество он предложил назвать эманацией (от латинского emanatio – истечение) тория и дать ему символ Em. Последующие наблюдения показали, что и изотопы радия также испускают некую эманацию, которая обладает радиоактивными свойствами и ведет себя как инертный газ. Первоначально эманацию тория называли тороном, а эманацию радия – радоном. Было доказано, что все эманации на самом деле представляют собой радионуклиды нового элемента – инертного газа, которому отвечает атомный номер 86. Впервые его выделили в чистом виде Рамзай и Грей в 1908 году, они же предложили назвать газ нитон (от лат. nitens, светящийся). В 1923 году газ получил окончательное название радон и символ Em был сменен на Rn. Открытие радиоактивности и радона совпало с повышением интереса к биологическим эффектам радиации. Было установлено, что вода многих источников минеральных вод богата эманацией радия (так именовался радон в то время). Вслед за этим открытием последовала волна моды «на радиацию». В частности, в рекламе того времени радиоактивность минеральных вод выдавалась за главный показатель их полезности и эффективности. Радон используют в медицине для приготовления радоновых ванн, 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. Динамика концентрации радона в подземных водах может применяться для прогноза землетрясений.
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). В результате альфа-распада радона образуются так называемые дочерние продукты распада – короткоживущие радиоактивные изотопы: полония-218 (3,05 мин), свинца-214 (26,8 мин), висмута-214 (19,7 мин), полония-214 (1,5 десятитысячной доли секунды). В конечном итоге возникает стабильный изотоп свинца-206, являющийся сильным вредоносным изотопом.
Дочерние продукты распада радона обладают свойством конденсироваться и/или осаждаться на мельчайших аэрозольных частицах, делая их радиоактивными. Наиболее опасны аэрозоли субмикронных размеров, которые могут проникать в верхние дыхательные пути и оседать в них, создавая локальные источники альфа-облучения клеток. В определенной степени такие аэрозоли эквивалентны «горячим частицам» радиоактивной топливной пыли чернобыльских осадков. В итоге два радиоактивных изотопа полония – полоний-218 и полоний-214 – «бомбардируют» альфа-частицами поверхность легких и обусловливают свыше 97% дозы, связанной с эффективным воздействием радона. Растворимость радона, как и всех газов, быстро падает с повышением температуры воды, а потому радон легко улетучивается из горячей воды и попадает в помещения при таких операциях, как душ, приготовление пищи, стирка белья и т. п.
Наибольший интерес с точки зрения радиационной опасности представляет радон-222, имеющий период полураспада 3,8 суток и способный перемещаться на большие расстояния от места своего образования.
В воздухе радон-222 ведет себя так же, как и другие газы – он перемещается и перемешивается с воздухом. Радон-222 не имеет цвета и запаха, а потому не обнаруживается органами чувств человека. Радон-222 – активный альфа-излучатель.
Радон-222 является одной из составляющей природного радиационного фона. На долю радона и, прежде всего, его короткоживущих дочерних продуктов распада (ДПР) в эффективной эквивалентной дозе облучения населения приходится не менее половины общей дозы от всех природных источников ионизирующих излучений. Основной источник поступления радона в помещения – грунт под основанием сооружения. Поэтому при проектировании новых зданий необходимо оценить потенциальную радоноопасность территории строительства, т.е. прогнозировать интенсивность поступления радона из грунтов основания в проектируемые сооружения. С целью ограничения облучения населения природными источниками ионизирующих излучений для среднегодовой эквивалентной равновесной объемной активности (ЭРОА) изотопов радона – 222Rn и 220Rn (220Tn) в воздухе проектируемых зданий и сдаваемых в эксплуатацию зданий жилищного и общественного назначения установлен предел – до100 Бк/м3, а мощность эффективной дозы гамма-излучения не должна превышать мощность дозы на открытой местности более чем на 0,2 мкЗв/ч.
Радон, содержащийся в питьевой воде, может переходить в воздух помещений и таким образом становиться источником ингаляционного поступления его ДПР в органы дыхания человека. Поэтому, с целью ограничения облучения населения, в «Нормах радиационной безопасности (НРБ-99/2009)» для радона, содержащегося в питьевой воде, установлен уровень вмешательства – 60 Бк/кг.
В эксплуатируемых жилых и общественных зданиях среднегодовая эквивалентной равновесная объемная активность дочерних продуктов радона и торона в воздухе жилых и общественных помещений не должна превышать 200 Бк/м3. При более высоких значениях объемной активности должны проводиться защитные мероприятия, направленные на снижение поступления радона в воздух помещений и улучшение вентиляции помещений, что регламентируется «Нормами радиационной безопасности (НРБ-99/2009)».
В качестве критерия оценки радоноопасности принята плотность потока радона (ППР). Плотность потока радона (ППР) как критерий оценки радоноопасности площади застройки впервые был введен в 1996 году в Московских городских строительных нормах взамен ранее использовавшегося критерия – объемной активности радона в почвенном воздухе. Введение нового критерия было обусловлено тем, что плотность потока достовернее, чем объемная активность характеризует радоновую нагрузку на подземные ограждающие конструкции здания, а также появлением возможности для массовых измерений плотностей потоков радона в натуральных условиях. Для измерения плотности потока радона (ППР) применяются радиометры радона как отечественного производства типа РРА-01М, РРА-01М-01, РРА-01М-03 и др. так и иностранного производства. Приборы, предназначенные для измерения ППР, должны быть метрологически аттестованы и иметь свидетельство государственной поверки.
Измерения ППР из поверхносного слоя почвы на участках для застройки с последующей их оценкой сегодня проводятся многими лабораториями радиационного контроля (ЛРК). В Самарской области одной из лабораторий, занимающейся измерениями ППР, является Региональная радиометрическая лаборатория (РРЛ), находящаяся в составе Приволжского Центра по мониторингу окружающей среды. Лаборатория имеет аттестат аккредитации по соответствующей области аккредитации и оснащена необходимыми приборами и оборудованием. За последние годы специалистами этой лаборатории были проведены исследования величины ППР из почвы на многих участках проектируемых объектов застройки, а также на территории и участках недр месторождений нефти, результаты измерений которых имели положительные заключения на дальнейшую эксплуатацию и разработку этих участков.
Сергейчук Е.Е.,
радиометрист РРЛ
Центра по мониторингу загрязнения окружающей среды
радиометрист РРЛ
Центра по мониторингу загрязнения окружающей среды