Оценка изменчивости радоноопасности существующих зданий в рамках суточного мониторинга

Введение

Радон является естественным источником радиоактивного излучения, одноатомным радиоактивным газом, который не имеет стабильных изотопов и образуется в геологической среде в результате распада радия. Радон присутствует во всех трех радиоактивных семействах: ряд урана, родоначальником которого является долгоживущий изотоп 238U, а конечным продуктом стабильный изотоп свинца 206Pb, ряд тория (родоначальник – изотоп тория 232Th, конечный продукт – изотоп свинца 208Pb), ряд урана 235 (родоначальник – изотоп 235U, а конечный продукт – стабильный изотоп свинца 207Pb), но его наибольший вред для здоровья наносит его родительский изотоп 222Rn, который имеет период полураспада 3,8 суток и, следовательно, может мигрировать на значительные расстояния от места образования. Два других изотопа 220Rn и 219Rn (торон и актинон) имеют период полураспада меньше, чем у 222Rn. Так, период полураспада 220Rn(торона) составляет 55,6(1) с, а период полураспада 219Rn (актиниона) всего лишь 3,96 (1) с, что является ничтожно малым при оценке степени радоноопасности.

Когда говорят об облучении радоном, имеют в виду внутреннее облучение. На долю 222Rn приходится почти вся доза облучения легких (218Po, 214Pb, 214Bi и 214Po), при этом доля «чистого» радона не более чем 2%. Невозможно распознать присутствие радона и его продуктов по вкусу, цвету или запаху.

Радон относят к канцерогенам первой группы, его повышенное центральное расположение и неизбежно наличие сопутствующих побочных продуктов приводят к облучению внутренних органов, что может вызвать рак легких, лейкемию и, по последним данным, рак мозга. Среди причин смерти от рака легких воздействие радона стоит на втором месте после курения. Совместно эти факторы имеют мультипликативный эффект: ущерб от их совместного действия во много раз превышает количество ущерба, нанесенного каждым фактором в отдельности. Вероятность заболевания в основном зависит от продолжительности воздействия, интенсивности и состояния здоровья человека, подвергшегося воздействию [1].

Основной источник радона – подстилающий горный массив, на котором построено здание. Объемная активность радона в грунтовом воздухе составляет десятки кБк/м3. Реже – строительные материалы, из которых сложено здание.

Изложение рассматриваемых вопросов

Массив коренных пород, как и вся земная кора, содержит в своем составе радиоактивные элементы.

Традиционно выделяют три радиоактивных ряда: урана, тория и актиния.

В нашей стране проблеме радоноопасности в настоящее время не уделяют должного внимания, тогда как во многих развитых странах она рассматривается на высоком уровне. Вопросами контроля и мониторинга радона в России занимаются сравнительно недавно, а конкретными мероприятиями, обеспечивающими снижение дозовых нагрузок от радона и его ДПР, не интересуются вообще.

Радон неизбежно присутствует в воздухе любого здания. Объемная активность радона вне здания составляет около 10 Бк/м3. Объемная активность радона в зданиях обычно выше, чем в атмосферном воздухе. Такое изменение ОА радона обуславливается рядом причин:

1. Наличие источника радона в здании или около него;
2. Наличие путей проникновения радона в здание;
3. Наличие движущих сил, под действием которых радон поступает в здание;
4. Наличие путей миграции радона между источником радона и зданием.

Основным источником радона является массив горных пород, на котором расположено здание. Объемная активность радона в грунтовом воздухе обычно достигает десяток и сотен кБк/м3, причем активность радона на поверхности может расти, если под зданием расположены радийсодержащие рудные образования. Параметры потенциальной радоноопасности устанавливают при проведении инженерных изысканий [4].

Другим источником радона являются строительные материалы, из которых построено здание. Данный источник обычно является менее существенным и доминирует лишь в исключительных случаях. В качестве примера можно назвать случай использования в Швеции пенобетона, изготовленного на основе квасцовых сланцев с высоким содержанием радия [1].

Источником радона так же является вода из артезианских скважин. При контакте воды с атмосферой происходит выделение растворенного радона в воздух помещения. Особенно это наблюдается при разбрызгивании воды. По данным Агентства по охране окружающей среды США, удельной активности радона в воде в 1 0 Бк/кг соответствует увеличение объемной активности радона в воздухе на 1 Бк/м3. При этом следует отметить, что согласно действующим в России Нормам радиационной безопасности НРБ-99 допустимая удельная активность радона в источниках питьевого водоснабжения не должна превышать 60 Бк/кг. Выделение радона из воды происходит тем интенсивнее, чем больше площадь контакта воды с атмосферой и чем выше температура воды, т. е. при использовании душа, существенно меньшее – при стирке, уборке помещений и приготовления пищи [1].

Из массива горных пород под зданием и строительных материалов, радон мигрирует по порам и трещинам. Происходящие при этом процессы могут быть описаны несколькими механизмами:

1. Диффузионным, т.е. наличием градиента концентраций радона в среде (скорость переноса радона при этом в основном определяется значением эффективного коэффициента диффузии радона в данной среде);
2. Конвективным, т.е. вызванным наличием разности давлений между внутренним объемом здания и внешней атмосферой, различными частями здания и т.д.
3. Смешанным (конвективно-диффузионным), с доминирующим вкладом одного и существенным вкладом другого механизма [10, 11].

Принципиальное различие между механизмами поступления радона в здание приводит к необходимости создания различных подходов для описания данных процессов, а также к применению ряда мер по снижению влияния радона.

В рамках проведенных исследований были выполнены работы по изучению изменения эквивалентной объемной активности радона в воздушном пространстве существующих помещений, на примере двух зданий, расположенных в г. Екатеринбурге.

В рамках проведения исследования были выбраны 2 здания:

1. Частный дом, расположенный в пос. Палкино. Дом двухэтажный. Ленточный фундамент, расположенный в границах Верх-Исетского гранитного массива. Дом отапливается, пригоден для круглогодичного проживаний.
2. Офисное здание, расположенное в г. Екатеринбург, по адресу пер. Автоматики, в границах территории, претерпевшей антропогенное изменение. Здание двухэтажное, отапливаемое, имеет подвальное помещение. Тип фундамента – ленточный. Расположено в пределах Шарташского гранитного массива.

Обе площадки располагаются на коренных породах с высоким содержанием Ra-226, ДПР которого является радон. При проведении мгновенной оценки потенциальной радоноопасности в теплый период года, по результатам плотности потока радона с поверхности почвы выявлено, что здания не являются радоноопасными (значение ППР<80 кБк/м²*с).

Первоначальная оценка радоноопасности проводилась при помощи приборов Камера-01 и РАА-20П2. Исследуемые помещения соответствует требованиям санитарных правил и нормативов, так как выполняется условие Сcr ≤ 100 Бк/(м3) (МУ 2.6.1.2838-11, п.6.5.), где: Сcr – верхняя граница ЭРОА изотопов радона, рассчитанное по МУ 2.6.1.2838-11, п.6.5.

Таким образом видно, что исследуемые сооружения, при первоначальном обследовании, не являются радоноопасными, в соответствии с требованием нормативных документов.

Измерение значений активности радона в суточном цикле проводились при помощи радиометров радона РАА-20П2. При этом радиометры размещались в подвальных частях помещений. Измерение температуры проводились при помощи измерительного комплекса параметров микроклимата «Метеоскоп-М». Методика измерения ЭРОА приводится в разделе 2. Результаты мониторинга в суточном цикле (по усредненным данным приведены на графиках.

Месяцем для суточного мониторинга был выбран апрель, как месяц с наибольшим перепадом температур окружающего воздуха.

Рис. 1. Значение ЭРОА изотопов радона в суточном цикле за апрель 2023 г.

Рис. 2. Значение ЭРОА изотопов радона в суточном цикле, в зависимости от градиента температуры за апрель 2023 г.

Таким образом, исходя из полученных результатов, можно увидеть изменение ЭРОА в суточном цикле.

Заключение

Присутствие радона в жилых и служебных помещениях представляет серьезную проблему, так как существенный ущерб коллективному здоровью населения достигается крайне малыми концентрациями этого радиоактивного газа. Изменение радона в суточном цикле позволяет говорить о потенциальном изменении степени радоноопасности помещении при уменьшении градиента температуры и снижении степени при снижении разницы температуры наружного и внутреннего воздуха. Такая закономерность может быть вызвана стек-эффектом и говорить о возможности применения противорадоновой защиты.