Радон – самый тяжелый из благородных газов, которые раньше, еще лет 20–30 назад, чаще называли инертными газами. Он не имеет ни запаха, ни вкуса, прозрачен и бесцветен. Его плотность при 0°С равна 9,81 кг/м3, т. е. почти в 8 раз больше плотности воздуха. Радон - наиболее редкий и самый тяжелый радиоактивный газ;он обладает удивительными свойствами: при температуре, равной минус 62 С он превращается в бесцветную жидкость, которая в семь раз тяжелее воды и которая флюоресцирует ярким голубым или фиолетовым цветом. Около минус 71 С° радон становится твердым и непрозрачным веществом, излучающим голубое сияние. Радон без нагревания испускает тепло и со временем может образовывать:, твердые радиоактивные элементы.
Радон в 110 раз тяжелее водорода, в 55 раз тяжелее гелия и в 7,5 раз тяжелее воздуха. Один литр газа весит около 9,9 грамм. Однако, пока эти сведения не проверены, так как чтобы получить один литр радона из солей радия, нужно около 500 кг радия. Да если бы такой объем газа и был получен каким-либо образом, то, по словам профессора Резерфорда, ученого, открывшего радон в 1900 году, никакой сосуд не мог бы удержать его, так как количество тепла, испускаемое радоном, расплавило бы сосуд, в который его заключили.(П.Р.Таубе, Е.И.Руденко, "От водорода до нобелия?"). Радон химически инертен и реагирует только с сильными фторирующими реагентами. Все изотопы радона радиоактивны и довольно быстро распадаются: самый устойчивый изотоп 222 Rn имеет период полураспада 3,8 сут., второй по устойчивости – 220 Rn (торон) – 55,6 с.
Почему радон, имея только короткоживущие изотопы, не исчезает из атмосферного воздуха совсем? Оказывается, он постоянно поступает в атмосферу из земных пород: 222 Rn – при делении ядер 238 U, а 220 Rn – при делении ядер 232 Th. Пород, содержащих уран и торий, в земной коре довольно много (например, граниты, фосфориты), поэтому убыль компенсируется поступлением и в атмосфере существует некая равновесная концентрация радона. Казалось бы, роль этого крайне редкого, инертного, неустойчивого химического элемента в нашей жизни не может быть не только значительной, но даже просто заметной. Однако это совсем не так. Точнее, лет 20 назад стали считать, что это может быть и не так.
Изотоп 222Rn дает примерно 50–55% дозы облучения, которое ежегодно получает каждый житель Земли, изотоп 220Rn прибавляет к этому еще ~5–10%. Однако исследования показали, что в отдельных местностях радоновое облучение во много раз и даже на несколько порядков может превышать средние величины.
(Alfa) - радиоактивность (альфа-излучение) - представляет собой поток альфа-частиц, испускаемых при радиоактивном распаде элементов тяжелее свинца или образующихся в ходе ядерных реакций. Альфа частица фактически представляет собой ядро гелия, состоящее из двух протонов и двух нейтронов. Имеет статический электрический заряд равный +2, ее массовое число равно 4. Альфа-излучение обладает малой проникающей способностью (всего несколько сантиметров в воздухе и десятки микрон в биологической ткани). Поток альфа-частиц легко остановит даже лист бумаги. Поэтому даже обладающие самой большой энергией альфа-частицы не могут проникнуть сквозь огрубевшие верхние слои клеток кожи. Однако, альфа-излучение гораздо опаснее, когда источник альфа-частиц находится внутри организма. Ниже приведены основные альфа-излучатели и соответствующие эффективные дозы, которые может получить человек за год употребления воды, содержащей любой из этих альфа-радионуклидов с уровнем радиоактивности 0.1 Бк/л.
ГЕОЛОГИЯ РАДОНА
Образование и распространение радона изучает геология, поскольку именно горные породы являются его первоисточником. В первую очередь содержание радона в окружающей среде зависит от концентрации материнских элементов в породах и почвах, Поэтому первое представление о распространении радона в окружающей среде может дать геологическая карта.
Несмотря на то, что радиоактивные элементы встречаются в тех или иных количествах повсеместно, распределение их в земной коре очень неравномерно. Наиболее высокие концентрации урана свойственны изверженным (магматическим) породам, в особенности гнитом. Высокие концентрации урана также могут быть приурочены к темноцветным сланцам, осадочным породам, содержащим фосфаты, а также метаморфическим породам, образовавшимся из этих отложений. Естественно, что и почвы, и обломочные отложения, образовавшиеся в результате переработки вышеназванных пород, также будут обогащены ураном.
Кроме этого основными источниками - содержателями радона являются горные и осадочные породы, содержащие уран (радий.):
- бокситы и углистые сланцы тульского горизонта нижнего карбона, залегающие на глубинах от 0 до 50 м и с содержаниями урана более 0,002%;
- углеродисто-глинистые диктионемовые сланцы, глауконитовых и оболовых песков и песчаников пакерортского, цератопигиевого и латоринского горизонтов нижнего ордовика, залегающие на глубинах от 0 до50 м с содержанием урана более 0,005%.
- углеродсодержащие гравелиты, песчаников и алевролитов гдовского горизонта венда, залегающие на глубинах от 0 до 100 м с содержанием урана более 0,005 %;
- граниты рапакиви верхнего протерозоя, залегающие приповерхностно и имеющих содержание урана более 0,0035 %;
- калиевые, микроклиновые и плагиомикроклиновые граниты протерозойско-архейского возраста с содержанием урана более 0.005 %;
- гранитизированные и мигматизированные архейские гнейсы, залегающие приповерхностно, в которых урана более 3,5 г/т.
В результате радиоактивного распада атомы радона попадают в кристаллическую решетку минералов. Процесс выделения радона из минералов и пород в паровое или трещинное пространство получил название эманирования. Не все атомы радона могут выделиться в поровое пространство, поэтому для характеристики степени высвобождения радона используется коэффициент эманирования. Его величина зависит от характера породы, ее структуры и степени ее раздробленности. Чем меньше зерна породы, чем больше внешняя поверхность зерен, тем активнее идет процесс эманирования.
Дальнейшая судьба радона связана с характером заполнения порового пространства породы. В зоне аэрации, то есть выше уровня грунтовых вод, поры и трещины пород и почв заполнены, как правило, воздухом. Ниже уровня грунтовых вод все пустотное пространство пород заполнено водой (в нефтегазоносных районах оно может быть также заполнено нефтью и газом). В первом случае радон как всякий газ распространяется по законам диффузии. Во втором - может также мигрировать вместе с водой. Дальность миграции радона определяется его периодом полураспада. Поскольку этот период не очень велик, дальность миграции радона не может быть большой. Для сухой породы она больше, однако, как правило, радон мигрирует в водной среде. Именно поэтому наибольший интерес представляет изучение поведение радона в воде.
Основной вклад в распространение радона вносят так называемые диктионемовые сланцы нижнего ордовика, места, распространения которых являются наиболее радоноопасными территориями России. Диктионемовые сланцы протягиваются полосой шириной от 3 до 30 км. от г. Кингисепп на западе до р. Сясь на востоке, занимая площадь порядка 3000 кв. км. На всем протяжении сланцы обогащены ураном, содержание которого варьирует в пределах от 0.01% до 0.17%, а суммарное количество урана составляет сотни тысяч тонн. В области Балтийско-Ладожского уступа сланцы выходят на дневную поверхность, а к югу погружаются на глубину до первых десятков метров.
С 1992 г. на площади развития сланцев производится экспозиционная эманационная съемка с целью выявления радонопроводящих зон и полей в грунте. На 18 рекогносцировочных профилях общей длинной 110.18 км., выполнено 5500 измерений. Фоновые концентрации радона в почвенном воздухе составляют 15 Бк/л, что в три раза выше регионального фона в Ленинградской области. При этом отчетливо выделяются три уровня аномальных полей: первый 34-67 Бк/л., (на который приходится 40.9% общей длины профилей), второй 68-135 Бк/л. (12.5% длины профилей) и третий 136 Бк/л. и выше (2.8% длины профилей).
Ожидается, что в пределах радоноопасных зон и полей с концентрацией радона в грунтовом воздухе выше 67 Бк/л., охватывающих площадь порядка 450 кв.км., объемная эквивалентная равновесная активность радона в помещениях будет превышать 100 Бк/куб.м., что обуславливает эффективную ежегодную дозу облучения свыше 5 мЗв в год. Такие территории, в соответствии с действующими "Критериями оценки экологической обстановки территорий для выявления зон чрезвычайной экологической ситуации и зон экологического бедствия" (М., 1992 г.), относятся к территориям чрезвычайной экологической ситуации и находящиеся на них населенные пункты должны быть подвергнуты первоочередному радиационному обследованию на содержание радона в воздухе помещений.
Проводниками радона под землей являются региональные разломы, заложенные в допалеозойское время, и разломы, активизированные в мезо-кайонозойское время, с помощью которых радон появляется на поверхности земли и частично концентрируется в рыхлых слоях пород земли.
Из регионов России потенциально опасных в этом смысле выделяют Западную Сибирь (Белокуриха, Новосибирск), Забайкалье (Краснокаменск), Северный Кавказ (Пятигорск) и Северо-западные регионы России.
Самым мощным источником поступления естественных радионуклидов, а в частности радона, в атмосферу является энергетические преприятия, работающие на органическом топливе - угле, сланце, нефти:
Прибалтийская ТЭС, работающая на сланцах. Выбрасывает в атмосферу с дымовыми выбросами до 90% урана, от 28 до 60% радия и до 78% тория. Помимо аэрозольного компонента в выбросах может присутствовать до 20% летучей золы. В результате деятельности Прибалтийской ТЭС вокруг нее образовалась зона повышенных концентраций естественных радионуклидов с радиусом примерно 40 высот труб станции. В указанной зоне произошло увеличение концентраций естественных радионуклидов (ЕРН) на порядок для верхнего слоя почвы (3 см). Концентрация естественных радионуклидов в факеле составляет до 50 мкБк/куб.м радия, до 10 мкБк/куб.м тория и до 100 мкБк/куб.м урана при фоне 1 мкБк/куб.м воздуха.
Деятельность ПО "ФОСФОРИТ" по добыче фосфоритов, залегающих ниже диктионемовых сланцев, приводящяя к перераспределению урана и его продуктов распада из диктионемовых сланцев, и создание хвостохранилищ на берегу р.Луги приводит к тому, что речные воды сравнительно интенсивно выносят радий-226 в Лужскую губу, где он, в основном, осаждается на органической фракции донных отложений и железо-марганцевых конкрециях. Деятельность ПО "Фосфорит" касается, в основном, района долины реки Луга к северу от г.Кингисеппа.
Основным источником поступления радона в воздух помещений является геологическое пространство под зданием. Радон легко проникает в помещения по проницаемым зонам земной коры. Здание с газопроницаемым полом, построенное на земной поверхности, может увеличивать поток радона, выходящего из земли, до 10 раз за счет перепада давления воздуха в помещениях здания и атмосфере. Этот перепад оценивается в среднем величиной около 5 Па и обусловлен двумя причинами: ветровой нагрузкой на здание (разрежение, возникающее на границе газовой струи) и перепадом температур между комнатным воздухом и атмосферой (эффект дымовой трубы).
Содержание радона в воздухе помещений зависит от его содержания в почве и подстилающих породах, их эманирующей способности, климатических условий конструкции зданий и системы их вентиляции и кратностью воздухообмена в помещении. Концентрации и потоки радона крайне неравномерны, они изменяются в очень широких пределах для различных регионов и видов зданий. По оценкам Международной комиссии по радиационной защите (МКРЗ) индивидуальная суммарная доза облучения варьирует от 0,5 до 100 от модального значения дозы, причем она превышает не только предел дозы для ограниченной части населения от искусственных ИИИ (1 мЗв/год), но и может превышать предел дозы для профессионалов (20 мЗв/год).
Свой вклад в поток радона, поступающий в помещение, создает и его выход из строительных конструкций - радон может генерироваться строительными материалами при достаточно большом содержании в них урана и тория. Генерируется он вследствие того, что при строительстве здания был использован кирпич, изготовленный из глины, взятой, скажем, из карьера "Красный Бор", глины которого характеризуются повышенной радиоактивностью - 150-300 Бк/кг. Также на территории Ленинградской области существует еще около 20 месторождений (карьеров) для добычи нерудных материалов (граниты, пески, глины, известняки.): Каменногорское карьероуправление, "Возрождение", АО "Кампес", СЗРП "Ленинградский порт" и др. Значения Аэфф. ЕРН, содержащихся в этих материалах (гранитный щебень различных фракций, отсевы дробления), имеют значительный разброс и тоже характеризуются повышенной радиоактивностью (200 - 700 Бк/кг).
В исключительных случаях свой вклад в поступление радона в помещение может вносить его выход из водопроводной воды и бытового газа.
Радон-Урал
ПО УРОВНЮ РАДОНОВОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ СРЕДНИЙ УРАЛ ЗАНИМАЕТ ВТОРОЕ МЕСТО В РОССИИ
Напомним, в январе этого года на заседании Правительства области были озвучены такие данные: более 2 млн жителей Среднего Урала, а это почти половина жителей области, проживают на территориях с повышенным радиационным фоном. При этом 2/3 суммарной дозы ежегодного радиоактивного облучения населения составляют излучения радона и продуктов его деления. Только в Екатеринбурге 47% площади относится к территориям с разной степенью радоноопасности. По данным областного ГОЧС, по уровню радонового загрязнения Средний Урал занимает второе место в России, уступая только Алтайскому краю.
Все эти данные были получены еще в середине 1990-х гг. при проведении специальных измерений. На их основании составлена предварительная карта районирования по степени радоновой опасности. Так, на территории Екатеринбурга специалисты ГО и ЧС выделили 7 радоноопасных зон. К их числу относятся, например, Садовая (северо-восточная окраина города), Кольцовская (Октябрьский район), Центральная, Шарташская (парковая зона, Комсомольский, Синие Камни, Изоплит), Северошарташская (Шарташ, Пионерский поселок). Такая ситуация обусловлена геологией местности, на которой расположен город. Согласно результатам регионального районирования Екатеринбург расположен в границах Верхисетско-Шарташской эколого-радиохимической зоны, характеризующейся высоким рейтингом радонового потенциала.
Радон - бесцветный инертный газ, не имеет запаха и вкуса, в 7,5 раз тяжелее воздуха. Различные изотопы радона образуются в результате радиоактивного распада урана, радия и тория в земной коре. Особенно много радона выделяется из гранитных пород и фосфоритов. Радон постепенно просачивается из недр на поверхность, где сразу рассеивается в воздухе, в результате чего его концентрация остается ничтожной и не представляет опасности. Однако, накапливаясь в подвалах и первых этажах зданий, а также в воде, радон и продукты его распада в больших концентрациях могут негативно воздействовать на здоровье людей.
Впервые открыл это вещество английский физик Э. Резерфорд в 1900 г., назвавший его эманацией (производное от латинского слова «истечение»). А современное имя «радон» дал ему другой англичанин Дорн в 1900 г, сопоставив его с первоначальным радием. Но радон образуется при распаде не только радия, но также урана, тория, актиния и других радиоактивных элементов.
1. Радон в природе
Это благородный газ без цвета и запаха, ядовит, а главное - радиоактивен . Он легко растворяется в воде, а еще лучше в жировых тканях живых организмов. Так как радон довольно тяжелый (в 7,5 раз тяжелее воздуха), он «обитает» в толщах земных пород, и, конечно, выделяется понемногу в атмосферу. Но не сам по себе, а в смеси с увлекающими его потоками других, более легких газов - водорода, углекислого газа, метана, азота и других. Все они порождаются глубинными процессами. 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 он может мигрировать по трещинам, порам почвы и пород на большие расстояния, причём довольно длительно (около 10 дней). Радон также содержится в некоторых минеральных водах, которые так и называются радоновыми.
2. Влияние на живые организмы
Лишь недавно ученые выяснили, что наибольший вклад в радиоактивное облучение человека вносит именно радон. Он ответственен за 3/4 годовой дозы облучения, получаемой людьми от земных источников радиации и примерно за половину этой дозы от всех природных источников. Установлено, что основная часть облучения происходит от дочерних продуктов распада радона - изотопов свинца, висмута и полония. Продукты распада радона попадают в легкие человека вместе с воздухом и задерживаются в них. Распадаясь, выделяют альфа-частицы, поражающие клетки эпителия. Распад ядер радона в легочной ткани вызывает микроожоги, а повышенная концентрация газа в воздухе может привести к раку. Также альфа-частицы вызывают повреждения в хромосомах клеток костного мозга человека, что увеличивает вероятность развития лейкозов. К сожалению, наиболее уязвимы для радона самые важные клетки - половые, кроветворные и иммунные. Частицы ионизирующей радиации повреждают наследственный код и, притаившись, никак себя не проявляют, до тех пор, пока «больной» клетке не настанет время делиться или создавать новый организм - ребенка. Тогда речь может идти о мутации клеток, приводящей к сбоям в жизнедеятельности человека.
3. Радон в доме
В дом радон может попасть разными путями: из недр Земли; из стен и фундамента зданий, т.к. строительные материалы (цемент, щебень, кирпич, шлакоблоки) в разной степени, в зависимости от качества, содержат дозу радиоактивных элементов; вместе с водопроводной водой и природным газом. Так как этот газ тяжелее воздуха, он оседает и концентрируется в нижних этажах и подвалах. Самый значимый путь накопления радона в помещениях связан с выделением радона из почвы, на которой стоит здание. Большую опасность представляет поступление радона с водяными парами при пользовании душем, ванной, парной. Он содержится и в природном газе, и поэтому на кухне необходимо устанавливать вытяжку, чтобы предотвратить накапливание и распространение радона. В 1995 году в нашей стране принят федеральный закон «О радиационной безопасности населения» и действуют специальные нормы радиационной безопасности. По нему следует, что при проектировании здания среднегодовая активность изотопов радона в воздухе не должна превышать 80 Бк/м3 (беккерелей на метр кубический). В жилых квартирах не более 200 Бк/м3, иначе встает вопрос о проведении защитных мероприятий, а если значение достигает 400 Бк/м3 - здание должно быть снесено или перепрофилировано. Сейчас многие люди приобретают личные дозиметры, чтобы измерить общий фон радиации в квартире. Но для измерения уровня радона он бесполезен, тут необходимо вызывать специалистов с радиометром радона. Если вы хотите самостоятельно обезопасить свое жилище от вредного газа, вам следует заделать щели в стенах и полах, поклеить обои, загерметизировать подвальные помещения и просто чаще проветривать комнаты в вашем доме. Замечу, что концентрация радона в непроветриваемом помещении в 8 раз больше.
4. Польза радона
Но в природе нет ничего лишнего и помимо важных исследований в области химии и физики, радон используется во многих сферах человеческой жизни. Его используют в медицине для приготовления «радоновых ванн», в сельском хозяйстве для активации кормов домашних животных, в металлургии в качестве индикатора для определения скорости газовых потоков в доменных печах и газопроводах. Геологи с его помощью находят залежи радиоактивных элементов. Сейсмологи, анализируя выход радона из почв, могут спрогнозировать сильные землетрясения и извержения вулканов. Поэтому при успешных и своевременных мерах защиты даже такую «химеру» можно заставить служить человечеству.
В свете стремительного развития науки и техники специалисты выражают озабоченность отсутствием пропаганды радиационной гигиены среди населения. Эксперты прогнозируют, что в ближайшее десятилетие "радиологическое невежество" может стать причиной реальной угрозы безопасности общества и планеты.
Невидимый убийца
В XVΙ веке европейских медиков ставила в тупик аномально высокая смертность от легочных заболеваний среди работников рудников, добывающих железо, полиметаллы и серебро. Загадочный недуг, получивший название "горной болезни", поражал шахтеров в пятьдесят раз чаще, чем среднего обывателя. Только в начале XX века, после открытия радона, именно его признали причиной стимулирования развития рака легких горняков Германии и Чехии.
Что такое радон? Только ли отрицательное влияние оказывает он на организм человека? Чтобы ответить на эти вопросы, следует вспомнить историю открытия и изучения этого таинственного элемента.
Эманация - значит "истечение"
Первооткрывателем радона принято считать английского физика Э. Резерфорда. Именно он в 1899 году заметил, что препараты на основе тория кроме тяжелых α-частиц излучают бесцветный газ, приводящий к повышению уровня радиоактивности окружающей среды. Исследователь назвал предполагаемое вещество эманацией тория (от emanation (лат.) - истечение) и присвоил ему буквенное обозначение Em. Похожие эманации присущи также препаратам радия. В первом случае испускающийся газ получил название торон, во втором - радон.
В дальнейшем удалось доказать, что газы являются радионуклидами нового элемента. Выделить его в чистом виде впервые удалось шотландскому химику, Нобелевскому лауреату (1904 г.) Уильяму Рамзаю (совместно с Витлоу Греем) в 1908 году. Спустя пять лет за элементом окончательно закрепилось название радон и символьное обозначение Rn.
В химических элементов Д. И. Менделеева радон находится в 18-й группе. Имеет атомный номер z=86.
Все существующие изотопы радона (более 35, с массовыми числами от 195 до 230) радиоактивны и представляют определенную опасность для человека. В природе встречаются четыре разновидности атомов элемента. Все они входят в состав естественных радиоактивных рядов актиноурана, тория и урана - радия. Некоторые изотопы имеют собственные названия и их, по исторически сложившейся традиции, называют эманациями:
- актиния - актинон 219 Rn;
- тория - торон 220 Rn;
- радия - радон 222 Rn.
Последний отличается наибольшей стабильностью. радона 222 Rn - 91,2 часа (3,82 суток). Время устойчивого состояния остальных изотопов исчисляется секундами и миллисекундами. При распаде с излучением α-частиц происходит образование изотопов полония. Кстати, именно при исследовании радона ученые впервые столкнулись с многочисленными разновидностями атомов одного и того же элемента, которые впоследствии и назвали изотопами (от греческого "равный", "одинаковый").
Физические и химические свойства
В нормальных условиях радон - газ без цвета и запаха, присутствие которого можно определить только специальными приборами. Плотность - 9,81 г/л. Является самым тяжелым (воздух легче в 7,5 раз), самым редким и самым дорогим из всех известных на нашей планете газов.
Хорошо растворим в воде (460 мл/л), но в органических соединениях растворимость радона на порядок выше. Обладает эффектом флюоресценции, вызванным высокой собственной радиоактивностью. Для газообразного и жидкого состояния (при температуре ниже -62˚С) характерно голубое свечение, для кристаллического (ниже -71˚С) - желтое или оранжево-красное.
Химическая характеристика радона обусловлена его принадлежностью к группе инертных ("благородных") газов. Ему свойственны химические реакции с кислородом, фтором и некоторыми другими галогенами.
С другой стороны, неустойчивое ядро элемента является источником частиц высоких энергий, влияющих на многие вещества. Воздействие радона приводит к окрашиванию стекла и фарфора, разлагает воду на кислород, водород и озон, разрушает парафин и вазелин и т. д.
Получение радона
Для выделения изотопов радона достаточно пропустить над веществом, содержащим радий в том или ином виде, струю воздуха. Концентрация газа в струе будет зависеть от многих физических факторов (влажности, температуры), от кристаллической структуры вещества, его состава, пористости, однородности и может колебаться от малых долей до 100%. Обычно используют растворы бромистого или хлористого радия в соляной кислоте. Твердые пористые вещества применяют гораздо реже, хотя радон при этом выделяется более чистым.
Полученную газовую смесь очищают от паров воды, кислорода и водорода, пропуская ее через раскаленную медную сетку. Остаток (1/25000 от первоначального объема) конденсируют и из конденсата удаляют примеси азота, гелия и инертных газов.
Для заметки: во всем мире за год производится всего лишь несколько десятков кубических сантиметров химического элемента радона.
Распространение в природе
Ядра радия, продуктом деления которых является радон, в свою очередь образуются при распаде урана. Таким образом, основной источник радона - грунты и минералы, содержащие уран и торий. Наиболее высока концентрация этих элементов в магматических, осадочных, метаморфических породах, темноцветных сланцах. Газ радон вследствие своей инертности легко покидает кристаллические решетки минералов и по пустотам и трещинам в земной коре легко распространяется на большие расстояния, выделяясь в атмосферу.
Кроме того, грунтовые межпластовые воды, омывая такие породы, легко насыщаются радоном. Радоновая вода и ее определенные свойства использовались человеком задолго до открытия самого элемента.
Друг или враг?
Несмотря на тысячи научных и научно-популярных статей, написанных об этом радиоактивном газе, однозначно ответить на вопрос: "Что такое радон и каково его значение для человечества?" представляется затруднительным. Перед современными исследователями стоят, как минимум, две проблемы. Первая заключается в том, что в сфере воздействия излучения радона на живую материю он является одновременно вредным и полезным элементом. Вторая - в отсутствии достоверных средств регистрации и мониторинга. Существующие на сегодняшний день детекторы радона в атмосфере, даже самые современные и чувствительные, при повторении измерений могут выдавать результаты, различающиеся в несколько раз.
Осторожно, радон!
Основную дозу радиации (более 70%) в процессе жизнедеятельности человек получает благодаря природным радионуклидам, среди которых лидирующие позиции принадлежат бесцветному газу радону. В зависимости от географического расположения жилого строения, его "вклад" может составлять от 30 до 60%. Постоянное количество нестабильных изотопов опасного элемента в атмосфере поддерживается непрерывным поступлением из земных пород. Радон имеет неприятное свойство накапливаться внутри жилых и общественных помещений, где его концентрация может увеличиваться в десятки и сотни раз. Для здоровья человека опасность представляет не столько сам радиоактивный газ, сколько химически активные изотопы полония 214 Po и 218 Po, образующиеся в результате его распада. Они прочно удерживаются в организме, губительно воздействуя внутренним α-излучением на живую ткань.
Кроме астматических приступов удушья и депрессивного состояния, головокружения и мигрени, это чревато развитием рака легких. В группу риска входят работники урановых шахт и горно-обогатительных комбинатов, вулканологи, радонотерапевты, население неблагоприятных районов с высоким содержанием радоновых производных в земной коре и артезианских водах, радоновых курортов. Для выявления таких территорий составляют карты радоноопасности, применяя геологические и радиационно-гигиенические методы.
Для заметки: считается, что именно облучение радоном спровоцировало гибель от рака легких в 1916 году шотландского исследователя этого элемента Уильяма Рамзая.
Способы защиты
В последнее десятилетие, по примеру западных соседей, необходимые противорадоновые мероприятия стали распространяться и в странах бывшего СНГ. Появились нормативные документы (СанПин 2.6.1., СП 2.6.1.) с четкими требованиями по обеспечению радиационной безопасности населения.
К основным мерам по защите от почвенных газов и природных источников излучения относятся:
- Обустройство на земляном подполье деревянных полов монолитной бетонной плиты с щебеночным основанием и надежной гидроизоляцией.
- Обеспечение усиленной вентиляции цокольного и подвального пространства, проветривание жилых зданий.
- Вода, поступающая в кухни и ванные комнаты, должна подвергаться специальной фильтрации, а сами помещения оборудуются принудительными вытяжными устройствами.
Радиомедицина
Что такое радон, наши предки не знали, но еще славные всадники Чингисхана врачевали свои раны водами источников Белокурихи (Алтай), насыщенными этим газом. Дело в том, что в микродозах радон оказывает положительное влияние на жизненно важные органы человека и центральную нервную систему. Воздействие радоновых вод ускоряет обменные процессы, благодаря чему поврежденные ткани восстанавливаются гораздо быстрее, нормализуется работа сердца и системы кровообращения, укрепляются стенки сосудов.
Курорты горных районов Кавказа (Ессентуки, Пятигорск, Кисловодск), Австрии (Гаштейн), Чехии (Яхимов, Карловы Вары), Германии (Баден-Баден), Японии (Мисаса) издавна пользуются заслуженной славой и популярностью. Современная медицина кроме радоновых ванн предлагает лечение в форме орошения, ингаляции под строгим контролем соответствующего специалиста.
На службе человечества
Область применения газа радона не ограничивается одной лишь медициной. Способность изотопов элемента к адсорбции активно используется в материаловедении для измерения степени неоднородности металлических поверхностей и декорирования. В производстве стали и стекла радон служит для контроля протекания технологических процессов. С его помощью проводят проверку противогазов и средств химзащиты на герметичность.
В геофизике и геологии многие методы поиска и обнаружения залежей полезных ископаемых и радиоактивных руд основаны на применении радоновой съемки. По концентрации изотопов радона в почве можно судить о газопроницаемости и плотности горных образований. Мониторинг радоновой обстановки выглядит перспективным в плане прогнозирования предстоящих землетрясений.
Остается надеяться, что с негативными воздействиями радона человечество все-таки справиться и радиоактивный элемент будет приносить населению планеты только пользу.
Содержание:Что означают на практике фразы: «радоновые ванны», «радонотерапия», «лечение радоном», - пользу или вред приносит этот элемент, изучаемый на школьных уроках химии. Как добывают радон для лечения и как часто можно его использовать, чтобы не навредить организму? Газ применяют в радонотерапии для укрепления здоровья.
Что такое радон
Радон относится к группе инертных газов, не обладает запахом, цветом или вкусом, может флюоресцировать – вначале его называли нитон, от латинского «светящийся». Окраска при флюоресценции меняется в зависимости от состояния от голубого до желто-оранжевого (в охлажденном состоянии).
Известный в качестве лечебного средства, газ является радиоактивным веществом, при неумелом использовании может быть вреден для здоровья и жизни. Все зависит от концентрации, но даже зная ее, нельзя заниматься самолечением: имеет противопоказания и индивидуальную непереносимость отдельными организмами.
Хотя радон образуется глубоко в земле и, будучи тяжелым, не может самостоятельно подняться на поверхность, он быстро «цепляется» к более легким газам или растворяется в воде и поднимается ближе к поверхности. На этом его свойстве основаны природные радоновые пещеры или ванны, по подобию которых создаются искусственные, насыщенные газом принудительно.
Это один из самых редких газов в природе. Его количество в воздухе и в земной коре минимально, образуется он при распаде радия - не менее редкого вещества. В залежах радия газ формируется постоянно, небольшого количества вещества достаточно для бесперебойного функционирования радоновой клиники.
На службе человека
На протяжении почти века после официального открытия радон используется во многих сферах жизни: при выращивании домашних животных, излучение помогает найти залежи радиоактивных элементов, используется во многих технологических процессах.
Самое значительное применение нашел в медицине, с прошлого века пользуются спросом санатории с радоновыми ваннами, а многие курорты стали популярны во всем мире благодаря насыщенности вод этим радиоактивным веществом.
Микродозы радона, растворенные в минеральных водах, предназначенных для ванн или ингаляций, проникая внутрь человеческого организма, оказывают оздоровительное влияние практически на все системы: от нервной до кровеносной. Незначительное количество радона быстро выводится из организма, не причиняя вреда.
История открытия элемента богата взлетами и падениями. Издавна отмечалось, что некоторые источники обладают целительным эффектом, однако только в начале ХХ века наука смогла обосновать это, и уже в 1911 году начал работу курорт в городе Яхимов, Чехия, ставший впоследствии одним из популярнейших.
В России первопроходцем в сфере радонотерапии стала лечебница в Белокурихе, основанная в 1867 году. Спустя 40 лет, в 1907 году, изыскания подтвердили, что воды лечебницы обладают целебными свойствами благодаря содержанию радона.
На сегодняшний день одним из наиболее популярных городов-курортов в России, использующих целительный газ, является Пятигорск. Водные лечебницы строились здесь еще тогда, когда понятие радиоактивности не было сформулировано. Наблюдения показали целебность вод этого региона, и в середине XIX века здесь начали строить первые здания, в которых впоследствии разместили ванны.
Сегодня многочисленные санатории города применяют радиоактивную терапию для лечения и оздоровления отдыхающих. Здесь официально зародилась наука, изучающая воздействие газа на здоровье человека, радоновые ванны Пятигорска стали одной из достопримечательностей, своеобразной визитной карточкой.
Принцип воздействия
Терапия используется при лечении широкого спектра заболеваний, ванны позволяют газу проникнуть в организм сначала через кожу, а затем в подкожные слои, где он растворяется в жировых тканях или проникает глубже, в органы. Под его воздействием возникает эффект ионизации, который активизирует внутренние процессы, восстанавливает баланс и приводит в действие регенерационные механизмы.
Курс радонового лечения приводит к улучшению состояния кожи, уменьшает воспалительные процессы, способствует обмену веществ и ускоряет восстановление поврежденных внутренних тканей. Особый эффект оказывает на кровеносную систему: воздействует на сосуды от самых маленьких до самых крупных, улучшает кровообращение и повышает упругость стенок, воздействуя на работу сердечной мышцы, приводя в норму частоту пульса.
Необходимо отметить влияние газа на нервную систему: успокаивает и расслабляет, можно использовать при нарушениях сна и для снятия болевых ощущений.
Замечен положительный эффект при легочных и суставных заболеваниях, используется для снижения веса, что приобрело особую актуальность в последнее время. Для достижения заметного результата метод необходимо сочетать с физическими нагрузками, следить за питанием, отдавая предпочтение здоровой еде. Целебный эффект от радоновых процедур сохраняется до полугода.
В гинекологии
Благодаря своему противовоспалительному действию радон показан при гинекологических заболеваниях. Применяются ванны и орошения, воздействующие непосредственно на область воспаления, помогающие тканям восстанавливаться, способные останавливать кровотечения, хотя это не рекомендуется. С использованием радиоактивного газа лечат:
- фиброматоз;
- поликистоз яичников;
- фибромиомы;
- эндометриоз и другие заболевания.
В некоторых случаях обнаруживалось положительное влияние на нормализацию женского цикла, уменьшение болевых синдромов, улучшение состояния при климактерических недомоганиях. Ученые отметили, что радон настолько эффективен в гинекологии, что зачастую может замещать хирургические методы, особенно при лечении фибромиом.
Методы терапии
В зависимости от заболевания медицина предлагает несколько способов воздействия на организм радоном.
Наиболее востребованы ванны, оказывают лечебное воздействие при конкретном заболевании и оздоравливают организм в целом. Их назначают курсом, сочетая с массажем и грязелечением, проводится обычно 12-15 процедур, в зависимости от назначения врача. Температура ванн примерно 36 градусов, продолжительность процедуры 10-20 минут.
Благодаря тому, что радоновое воздействие нормализует давление, этот метод распространен для лечения больных, которые не могут использовать другие методы из-за опасности повышения давления. Для пожилых людей, страдающим от болей в суставах и имеющих нестабильное давление, радонотерапию является прекрасной альтернативой медикаментозному лечению.
При заболеваниях пищеварительной системы целесообразнее питье, при "женских" - орошения или микроклизмы. Питьевая терапия показана страдающим от подагры - улучшается обмен мочевой кислоты, так как радон нормализует работу печени и прочих внутренних органов.
Возможно использовать для лечения дыхательных путей, в этом случае применяют радоновые штольни или, так называемые, воздушные ванны. Под штольнями понимают природные пещеры с наиболее подходящим уровнем содержания радона. В них поддерживается высокий уровень влажности и температуры, что позволяет раскрыть поры. Воздушные ванны - это искусственно созданные аппараты, где получают эффект природных штолен.
Во многих странах существуют санатории с искусственными радоновыми ваннами. При заболеваниях, связанных с опорно-двигательной системой, возможно назначение масел, обогащенных радоном. Чешский курорт предлагает лечение так называемыми радоновыми коробочками в тех случаях, когда требуется более продолжительное воздействие. Применение этого метода, получившего название брахирадиумтерапия, возможно взрослым - старше 18 лет - под наблюдением врача.
Противопоказания
Имеет ряд противопоказаний:
- беременность, некоторые виды бесплодия, сниженная функция яичников;
- злокачественные образования;
- гипотериоз, гипоэстрогения, выраженная лейкопения;
- лучевая болезнь на любой стадии;
- профессиональная деятельность, связанная с излучениями (УВЧ, СВЧ и т.д.);
- лихорадочные состояния;
- кожные заболевания во время обострения;
- тяжело протекающие неврозы;
- с осторожностью при нарушениях работы щитовидной железы.
Применение радонотерапии разрешается для детей старше 5 лет по назначению специалиста.
Польза или вред
Радон был открыт в начале двадцатого века и очень быстро вызвал широкий интерес. Его влияние на организм изучали, а радиоактивность и насыщенность веществом стала гарантией эффективности минеральной воды. Возникла своеобразная мода на радиоактивность, на волне интереса широко пропагандировалось применение газа в медицинских целях.
К 1920 годам выяснилось, что в маленьких дозах вещество оказывает очень благотворное влияние на организм, зачастую при болезнях, которые тяжело лечатся другими методами. Применяется в лечении позвоночника, суставных и иммунных болезней, варикоза, снимает напряжение нервной системы, расслабляя и успокаивая, помогает в борьбе с лишним весом и нестабильным давлением. Надолго снимает боль, в том числе при климаксе у женщин.
Казалось бы, чем не панацея? Однако у всего сущего есть две стороны. Недавние исследования выявили, что полезный газ, более века служащий здоровью людей, - одна из причин развития рака легких. Виноваты элементы, оседающие в организме после распада газа и интенсивно его облучающие.
Часто люди страдают от излучения, не замечая его: газ может содержаться в строительных материалах или просто выделяться из недр земли в том месте, где построен дом. Поэтому сегодня в нашей стране, как и во многих других, установлены нормы содержания радона, которые измеряются специальными приборами. При превышении этих норм проводят мероприятия по его снижению или снос дома, если показатели достигают критических высот.
В небольшой концентрации радон остается незаменимым лекарственным средством, приходящим на помощь, когда другие возможности противопоказаны. Необходимо помнить о дозировке и соблюдении инструкций врача.
Из толщи Земли постоянно и повсеместно выделяется радиоактивный газ радон. Радиоактивность радона является составной частью радиоактивного фона местности.
Радон образуется на одном из этапов расщепления радиоактивных элементов, содержащихся в земных породах, в том числе используемых в строительстве — песке, щебне, глине и других материалах.
Радон — это инертный газ без цвета и запаха, в 7,5 раза тяжелее воздуха. Радон дает примерно 55-65 % дозы облучения, которую ежегодно получает каждый житель Земли. Газ является источником альфа-излучения, которое имеет малую проникающую способность. Барьером для частиц альфа-излучения может служить лист ватмана или кожа человека.
Поэтому, большую часть этой дозы человек получает от радионуклидов, попадающих в его организм вместе с вдыхаемым воздухом. Все изотопы радона радиоактивны и довольно быстро распадаются: самый устойчивый изотоп Rn(222) имеет период полураспада 3,8 суток, второй по устойчивости — торон Rn(220) — 55,6 секунд.
Радон, имея только короткоживущие изотопы, не исчезает из атмосферы, поскольку постоянно поступает в нее из земных; пород. Убыль радона компенсируется его поступлением, и в атмосфере существует некая равновесная концентрация.
Для людей неприятной особенностью радона является его свойство накапливаться в помещениях, существенно повышая уровень радиоактивности в местах скопления. Другими словами, равновесная концентрация радона в помещении может быть существенно выше чем снаружи.
Источники поступления радона в дом показаны на рис.1. На рисунке также указаны мощности излучений радона от того или иного источника.
Мощность излучения пропорциональна количеству радона. Из рисунка видно, что основным источником поступления радона в дом являются стройматериалы и грунт под зданием.
Строительные правила нормируют показатели радиоактивности строительных материалов и предусматривают контроль за соблюдением установленных норм.
Количество же выделяемого радона из грунта под зданием зависит от многих факторов: количества радиоактивных элементов в толще земли, строения земной коры, газопроницаемости и водонасыщенности верхних слоев земли, климатических условий, конструкции здания и многих других.
Наибольшая концентрация радона в воздухе жилых помещений наблюдается в зимнее время.
Здание с газопроницаемым полом, может увеличивать поток радона, выходящего из грунта под зданием, до 10 раз по сравнению с открытой местностью. Увеличение потока происходит за счет перепада давления воздуха на границе грунта и помещений здания. Этот перепад оценивается в среднем величиной около 5 Па и обусловлен двумя причинами: ветровой нагрузкой на здание (разрежение, возникающее на границе газовой струи) и перепадом температур между воздухом помещения и воздухом на границе грунта (эффект дымовой трубы).
Поэтому, строительные нормы и правила предписывают осуществлять защиту зданий от поступления радона из грунта под зданием.
На Рис.2 приведена карта России с указанием районов потенциальной радоноопасности.
Повышенное выделение радона в районах, обозначенных на карте, имеет место не повсеместно, а в виде очагов различной интенсивности и размеров. В других районах также не исключено наличие точечных очагов интенсивного выделения радона.
Радиационный контроль регламентируется и нормируется показателями:
- мощностью экспозиционной дозы (МЭД) гамма — излучения;
- среднегодовой эквивалентной равновесной объемной активностью (ЭРОА) радона.
МЭД гамма — излучения:
— при отводе земельного участка может составлять не более 30 мкР/час ;
— при вводе здания в эксплуатацию и в существующих зданиях — не должна превышать мощности дозы на открытой местности более, чем на 30 мкР/час .
ЭРОА радона не должна превышать:
— в зданиях, сдаваемых в эксплуатацию — 100 Бк/м 3
(Беккерелей/м 3);
При отводе земельного участка измеряется:
— МЭД гамма — излучения (гамма-фон);
— содержание ЭРОА почвенного радона.
Показатели радиационного контроля обычно определяются при предпроектных изысканиях площадки строительства. По действующему законодательству местные органы власти должны передавать гражданину земельный участок для индивидуального жилищного строительства после проведения радиационного контроля, при условии, что показатели будут соответствовать установленным санитарным нормам.
Приобретая земельный участок под застройку следует узнать у владельца, проводился ли радиационный контроль и его результаты. В любом случае частному застройщику, особенно при расположении участка в потенциально опасном районе по радону (смотри карту), необходимо знать показатели радиационного контроля на своем участке.
В местных районных администрациях должны быть карты радоноопасных территорий района. В случае отсутствия информации следует заказать проведение исследований в местных лабораториях. Объединившись с соседями, можно, как правило, снизить расходы на выполнение этих работ.
По результатам оценки радоноопасности места строительства определяются мероприятия по защите дома. Степень воздействия радиации на человека зависит от мощности излучения (количества газа) и продолжительности воздействия.
В случае с радоном следует защищать прежде всего жилые помещения первого и цокольного этажей, где люди находятся длительное время.
Хозяйственные постройки и помещения — подвалы, санузлы, бани, гаражи, котельные, должны защищаться от радона постольку, поскольку возможно проникновение газа из этих помещений в жилые комнаты.
Способы защиты дома от радона
Для защиты жилых помещений дома от радона устраивают два рубежа обороны:
- Выполняют газоизоляцию ограждающих строительных конструкций, которая препятствует проникновению газа из грунта в помещения.
- Предусматривают вентиляцию пространства между грунтом и защищаемым помещением. Вентиляция снижает концентрацию вредного газа на границе грунта и помещения, до того, как он сможет проникнуть в помещения дома.
Для уменьшения поступления радона в жилые этажи выполняют газоизоляцию (герметизацию) строительных конструкций. Газоизоляцию обычно совмещают с устройством гидроизоляции подземной и цокольной частей здания. Такое совмещение не вызывает сложностей, так как материалы, используемые для гидроизоляции, обычно являются барьером и для газов.
Слой пароизоляции также может служить барьером для радона. Следует заметить, что полимерные пленки, особенно полиэтиленовая, хорошо пропускают радон. Поэтому, в качестве газо- гидро- пароизоляции цокольной части здания необходимо использовать полимер — битумные рулонные материалы и мастики.
Газо- гидроизоляцию обычно устраивают в двух уровнях: на границе грунт — здание и на уровне цокольного перекрытия.
Если в доме есть подвал, который используется для длительного пребывания людей или имеется вход в подвал с жилой части первого этажа, то газо- гидроизоляцию поверхностей подвала следует выполнить в усиленном варианте.
В доме без подвала, с полами по грунту тщательно выполняют газо- гидроизоляцию на уровне конструкций подготовки пола первого этажа.
Застройщик! Выбирая варианты устройства гидроизоляции, помни о необходимости газоизоляции дома от радиоактивного радона!
Качественную газо- гидроизоляцию выполняют способом оклейки конструкций специальными гидроизоляционными материалами. Стыки рулонных газо- гидроизоляционных материалов, настилаемых всухую, обязательно герметизируются клейкой лентой.
Газо- гидроизоляция горизонтальных поверхностей обязательно должна быть герметично состыкована с аналогичным покрытием вертикальных конструкций. Особое внимание уделяют тщательной герметизации мест прохода через перекрытия и стены трубопроводов коммуникаций.
Барьера газоизоляции из-за дефектов строительства и нарушений целостности при последующей эксплуатации здания может оказаться недостаточно для защиты здания от почвенного радона.
Поэтому, наряду с газоизоляцией, используют систему вентиляции. Устройство вентиляции, кроме того, может снизить требования к газоизоляции, что удешевит строительство.
Для защиты от почвенного радона устраивают , расположенного под защищаемым от радона помещением. Такая вентиляция перехватывает вредный газ на пути к защищаемому помещению, до барьера газоизоляции. В пространстве перед барьером газоизоляции снижается давление газов или даже создается зона разряжения, что снижает и даже предотвращает поступление газа в защищаемое помещение.
Такая, перехватывающая радон, система вентиляции нужна еще и потому, что обычная вытяжная вентиляция в защищаемых помещениях подсасывает воздух извне помещения, увеличивая при дефектах газоизоляции поступление радона из грунта.
Для защиты от радона эксплуатируемых подвалов или первых этажей зданий устраивают вытяжную вентиляцию пространства под бетонной подготовкой пола, Рис. 3.
Для этого под полом делается каптажная подушка толщиной не менее 100 мм . из щебня В каптажную подушку заводится приемная труба диаметром не менее 110 мм . вентиляционного вытяжного канала.
Каптажную подушку можно сделать и поверх бетонной подготовки пола, например, из керамзита, минераловатных плит или другого газопроницаемого утеплителя, обеспечив, тем самым, и теплоизоляцию пола. Обязательное условие в этом варианте — устройство слоя газо- пароизоляции поверх утеплителя.
Если цокольное пространство под полом первого этажа необитаемое или редко посещаемое, то пример устройства вытяжной вентиляции для защиты от радона первого этажа в этом случае показан на Рис.4.
Слой полимер-битумной рулонной газо- гидроизоляции уменьшит поступление грунтовой влаги в подпол и снизит унос тепла через систему вентиляции в зимнее время, не снижая при этом эффективности защиты от почвенных газов.
В ряде случаев возникает необходимость увеличить эффективность вытяжной вентиляции путем встраивания в систему электровентилятора обычно небольшой мощности (порядка 100 Вт .). Управление вентилятором можно сделать от датчика радона, установленного в защищаемом помещении. Вентилятор будет включаться только при превышении концентрации радона в помещении выше установленной величины.
Для дома с общей площадью первого этажа до 200 м 2 достаточно одного канала вытяжной вентиляции.
В соответствии с санитарными нормами, содержание радона в помещениях обязательно контролируется в зданиях школ, больниц, детских учреждениях, при сдаче в эксплуатацию жилых домов, в производственных помещениях предприятий.
Перед началом строительства дома поинтересуйтесь результатами контроля радона в ближайших к Вашему участку зданиях. Эти сведения могут быть у владельцев зданий, в местных лабораториях, осуществляющих замеры, органах Роспотребнадзора, местных проектных организациях.
Узнайте, какие меры защиты от радона использовались в этих зданиях. Если в проекте Вашего дома нет раздела о защите от радона, эти знания помогут Вам выбрать достаточно эффективный и оптимальный по стоимости вариант защиты.
Снижение концентрации радона, поступающего в защищаемые помещения из других источников: воды, газа и наружного воздуха, обеспечивается обычными системами вытяжной вентиляции из помещений дома.
Газ легко адсорбируется фильтрами с активированным углем или силикагелем.
По окончании строительства дома сделайте контрольные замеры содержания радона в помещениях, убедитесь, что защита от радона обеспечивает безопасность вашей семьи.
В России проблемой защиты от радона людей в зданиях озаботились совсем недавно. Наши отцы, а тем более деды, не знали о такой опасности. Современная наука утверждает, что радионуклиды радона оказывают сильное канцерогенное воздействие на легкие человека.
Среди причин, вызывающих рак легких, вдыхание радона, содержащегося в воздухе, по степени опасности стоит на втором месте после курения табака. Совместное воздействие этих двух факторов — курения и радона, резко увеличивает вероятность возникновения этой болезни.
Дайте шанс себе и своим близким прожить дольше — сделайте в доме защиту от радона!