В настоящее время большое внимание международных и общественных организаций уделяется обсуждению и разработке подходов к обеспечению защиты населения от природного радиоактивного газа радон. Радионуклиды радона обусловливают более половины всей дозы радиации, которую в среднем получает организм человека от природных и техногенных радионуклидов окружающей среды. В данной статье будут рассмотрены темы происхождения радона, влияния радона на организм человека и описан порядок проведения контроля радона в строительной сфере Государственным бюджетным учреждением города Москвы «Центр экспертиз, исследований и испытаний в строительстве» (далее ГБУ «ЦЭИИС»).
Радон (Radon), Rn – радиоактивный химический элемент 18-й группы периодической системы элементов, атомный номер 86, атомная масса 222, инертный газ, без цвета и запаха. Радон — самый тяжелый элемент нулевой группы периодической системы, единственный из благородных газов, не имеющий стабильных и долгоживущих изотопов.
История открытия
В 1899 в лаборатории Резерфорда наблюдали странное явление: препараты элемента тория в закрытой ампуле сохраняли постоянную активность, а на открытом воздухе их активность зависела от сквозняков. Резерфорд быстро понял, что торий испускает радиоактивный газ (его назвали эманацией тория – от лат. emanatio – истечение, или тороном220Rn (Tn)), активность этого газа очень быстро уменьшалась: вдвое примерно за одну минуту. Подобная газообразная «эманация» была открыта также у радия (ее активность уменьшалась значительно медленнее) – ее назвали эманацией радия, или радоном 222Rn (Rn). Так же «эманация», исчезающая всего за несколько секунд, обнаружилась и у актиния, ее назвали эманацией актиния, или актиноном 219Rn (An). Впоследствии выяснилось, что все эти «эманации» являются изотопами одного и того же химического элемента – радона
Происхождение радона
Радон входит в состав радиоактивных рядов урана-238, урана-235 и тория-232. Ядра радона постоянно возникают в природе при радиоактивном распаде материнских ядер. 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 222Rn, 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 и от погоды (во время дождя микротрещины, по которым радон поступает из почвы, заполняются водой; снежный покров также препятствует доступу радона в воздух). Перед землетрясениями наблюдается повышение концентрации радона в воздухе, вероятно, благодаря более активному обмену воздуха в грунте ввиду роста микросейсмической активности.
Антропогенными источниками поступления 222Rn в атмосферный воздух являются растения и грунтовые воды (менее 1019 Бк/год), природный газ (около 1014 Бк/год), сжигаемый каменный уголь (около 1013 Бк/год), образование этого радионуклида в домах (примерно 1016 Бк/год). К локальным источникам поступления 222Rn в атмосферу можно также отнести геотермальные энергетические станции, добычу фосфатов, вулканическую активность. Концентрация радона в помещениях в 4 - 6 раз выше, чем в атмосферном воздухе, а радиоактивность подвального воздуха в 8 - 25 раз выше радиоактивности атмосферного воздуха. Радон может распространяться на большие расстояния от мест своего образования и накапливаться в атмосфере зданий. Как показали многочисленные исследования, объемная активность радона в воздухе жилых помещений может изменяться от нескольких Бк/м3 до 10000 Бк/м3.
Влияние на здоровье человека
Изотопы радона — инертные газы, и поэтому распределение их в организме существенно отличается от поведения их продуктов распада. Радон легко растворяется в крови, воде и других жидкостях организма, значительно лучше растворяется в жирах, что обуславливает эффективное поглощение его жировыми тканями при поступлении в организм.
Радон сильно токсичен, что связано с его радиоактивными свойствами. При распаде радона образуются нелетучие радиоактивные продукты (изотопы полония, висмута и свинца), которые с большим трудом выводятся из организма.
Распределение долгоживущих продуктов распада радона, как и других радионуклидов, определяется их химическими и физико-химическими свойствами. Свинец-212 накапливается в значительных количествах в костях, зубах и ногтях человека; висмут-210 в основном концентрируется в печени, почках и легких. Полоний-210 обнаруживается практически во всех органах и тканях, но значительные его количества определены в печени, мышцах, крови и почках.
Попадая в организм человека, радон способствует процессам, приводящим к раку лёгких. Распад ядер радона и его дочерних изотопов в легочной ткани вызывает микроожог, поскольку вся энергия альфа-частиц поглощается практически в точке распада. Особенно опасно (повышает риск заболевания) сочетание воздействия радона и курения.
Контроль радона в сфере строительства
В строительной сфере контроль радона производят от стадии выбора земельных участков под строительство до стадии приёмки готового здания в эксплуатацию.
Контроль радона включает определение следующих показателей радиационной безопасности:
- плотность потока радона (ППР) с поверхности грунта в пределах площади застройки;
- среднегодовое значение ЭРОА изотопов радона в воздухе помещений зданий.
Плотность потока радона (далее ППР) с поверхности почв и грунтов – это активность радона, проходящего через единицу поверхности грунта в единицу времени [мБк/(м2·с)].
Эквивалентная равновесная объемная активность (далее ЭРОА) дочерних продуктов изотопов радона 222Rn и 220Rn – это взвешенная сумма объемных активностей короткоживущих дочерних продуктов изотопов радона - 218Po (RaA); 214Pb (RaB); 514Bi (RaC); 212Pb (ThB); 212Bi (ThC) соответственно:
(ЭРОА)Rn = 0,10 АRaA + 0,52 АRaB + 0,38 АRaC
(ЭРОА)Tn = 0,91 АThB + 0,09 АThC,
где Аi - объемные активности дочерних продуктов изотопов радона [Бк/м3].
Объемная активность – отношение активности А радионуклида в веществе к массе объему V вещества:
Единица объемной активности - беккерель на метр кубический, Бк/м3.
Активность (А) – мера радиоактивности какого-либо количества радионуклида, находящегося в данном энергетическом состоянии в данный момент времени:
Определение потенциальной радоноопасности земельных участков осуществляется сотрудниками Отдела санитарно-экологического и радиационного контроля ГБУ «ЦЭИИС» в рамках проведения государственной работы по оценке соответствия величины плотности потока радона (ППР) с поверхности земли (грунта) на территории строительной площадки требованиям технических регламентов и проектной документации».
В соответствии с МУ 2.6.1.2398-08 «Радиационный контроль и санитарно-эпидемиологическая оценка земельных участков под строительство жилых домов, зданий и сооружений общественного и производственного назначения в части обеспечения радиационной безопасности» определение численных значений ППР на земельном участке проводится в узлах сети контрольных точек.
Если расположение контуров проектируемых объектов на участке не определено, то сеть контрольных точек выбирается с шагом 25 на 25 м или более в зависимости от площади участка. При этом общее число точек определения ППР на участке должно быть не менее 10, независимо от его площади.
Если имеется привязка проектируемого здания на земельном участке под строительство, то измерения производятся только в пределах контура здания, при этом шаг сети контрольных точек должен приниматься из расчета не более 10 на 10 м, а общее число точек должно быть не менее 10, независимо от площади застройки здания.
Каждая контрольная точка располагается в центре площадки размером около 0,5 на 0,5 м, подготовленной для отбора образцов (проб). Подготовка площадки для отбора образцов (проб) заключается в зачистке ее от снега, мусора, растительности, крупных камней, рыхления на глубину 3-5 см и выравнивании поверхности участка.
Для отбора пробы в контрольной точке устанавливается накопительная камера НК-32. Непосредственно перед установкой внутрь камеры насыпается активированный уголь из сорбционной колонки СК-13. Затем комплекс устанавливается погружением в грунт в выбранных контрольных точках на срок от 3 до 5 часов. По истечении времени отбора активированный уголь пересыпается из накопительных камер в сорбционные колонки СК-13.
Анализ отобранных проб осуществляется Лабораторией санитарно-эпидемиологического и радиационного контроля ГБУ «ЦЭИИС» на многофункциональном измерительном комплексе для мониторинга радона «Камера-01».
Полученные данные сравнивают с нормативами радиационной безопасности, установленными СП 2.6.1.2612-10 «Основные санитарные правила обеспечения радиационной безопасности (ОСПОРБ-99/2010)»: для участков, предназначенных под строительство зданий жилищного и общественного назначения плотность потока радона с поверхности грунта должна составлять не более 80 мБк/(м2·с), для участков строительства зданий и сооружений производственного назначения - менее 250 мБк/(м2·с).
Оценка соответствия величины ЭРОА радона и торона в помещениях жилого, общественного, производственного и служебного назначения требованиям технических регламентов и проектной документации сотрудниками Отдела санитарно-экологического и радиационного контроля ГБУ «ЦЭИИС» начинается с выбора обследуемых помещений. Выбор зависит от этажности здания, общего числа квартир (помещений), функционального назначения помещений, наличия достоверных сведений о показателях радиационной безопасности земельного участка, содержания природных радионуклидов в строительном сырье и материалах. Обследования проводятся в помещениях, в которых люди проводят наибольшее количество времени. При наличии в здании подвального этажа измерения ЭРОА радона и торона начинают именно с него. Перед проведением измерений выполняют предварительную выдержку помещений при закрытых окнах, дверях и в штатном режиме работы принудительной вентиляции (при ее наличии) не менее 12 ч. Измерения в помещениях производятся измерительным комплексом "Альфарад плюс" на высоте 1 - 2 м от пола не ближе 0,5 м от стен помещения.
По результатам измерений здание жилищного и общественного назначения до ввода в эксплуатацию признается соответствующим нормам радиационной безопасности при значении величины среднегодовой эквивалентной равновесной объемной активности дочерних продуктов радона и торона в воздухе помещений не более 100 Бк/м3. Для производственных зданий и сооружений значение величины среднегодовой ЭРОА дочерних продуктов радона и торона в воздухе помещений не должно превышать 150 Бк/м3.
В 2020 году Отделом санитарно-экологического и радиационного контроля ГБУ «ЦЭИИС» проведено более 100 работ, по оценке соответствия плотности потока радона с поверхности земли (грунта) на территории строительной площадки и более 50 работ по оценке соответствия величины эквивалентной равновесной объемной активности радона и торона в помещениях жилого, общественного, производственного и служебного назначения. Несоответствия санитарным нормам выявлены на 2% обследуемых объектов по плотности потока радона. Составленные по итогам работ экспертные заключения переданы в Комитет государственного строительного надзора.
Список используемой литературы:
1. МУ 2.6.1.2398-08 «Радиационный контроль и санитарно-эпидемиологическая оценка земельных участков под строительство жилых домов, зданий и сооружений общественного и производственного назначения в части обеспечения радиационной безопасности»;
2. МУ 2.6.1.2838-11 «Радиационный контроль и санитарно-эпидемиологическая оценка жилых, общественных и производственных зданий и сооружений после окончания их строительства, капитального ремонта, реконструкции по показателям радиационной безопасности»;
3. Методика измерения плотности потока радона с поверхности земли и строительных конструкций № 40090.6К816, 2006 г. (ФР.1.38.2019.33730);
4. СанПиН 2.6.1.2523-09 Нормы радиационной безопасности (НРБ-99/2009);
5. СП 2.6.1.2612-10 «Основные санитарные правила обеспечения радиационной безопасности (ОСПОРБ-99/2010)»;
6. Московский государственный университет им. М.В.Ломоносова. Химический факультет. Кафедра радиохимии. Профессор, д.х.н. И.Н. Бекман
РАДИОХИМИЯ. Курс лекций. Москва – 2006.
Статью подготовил:
Инженер-эксперт
Отдела санитарно-экологического и радиационного контроля
ГБУ "ЦЭИИС" Борисенко Е.А.