Научная статья на тему 'МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ РАДОНА В ВЫДЫХАЕМОМ ВОЗДУХЕ '

МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ РАДОНА В ВЫДЫХАЕМОМ ВОЗДУХЕ Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

CC BY
107
22
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Журнал
Гигиена и санитария
Scopus
ВАК
CAS
RSCI
PubMed
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ РАДОНА В ВЫДЫХАЕМОМ ВОЗДУХЕ »

УДК 612.015.2:546.296-08:612.233-088.1

МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ РАДОНА В ВЫДЫХАЕМОМ ВОЗДУХЕ

И. И. Гусаров, В. И. Абрамов, 3. Г. Иванов

Радиологическая лаборатория Центрального научно-исследовательского института курортологии и физиотерапии и кафедра радиационной гигиены Центрального института усовершенствования врачей, Москва

Прижизненно определяют радий в организме человека по у-излуче-нию дочерних продуктов радона, содержащихся в теле обследуемого, и по количеству радона, выделяющегося из организма с выдыхаемым воздухом (Hursh; В. Д. Спирин, 1965). В первом случае применяют счетчики, позволяющие установить у-излучение всего тела человека и отдельных его частей. Трудности использования второго метода заключаются в том, что активность радона в выдыхаемом воздухе даже при предельно допустимом содержании радия в организме (0,1 мккюри) чрезвычайно мала — 5- Ю-13 кюри/л (радиационная защита; Martin и Ferguson).

При наличии в организме 0,1 допустимого количества радия активность радона в выдыхаемом воздуха (5- Ю-14 кюри/л) уже ниже естественного содержания радона в воздухе жилых и производственных помещений (1 • Ю-13—1 • Ю-12 кюри/л). Таким образом, прежде чем исследовать содержание радия в организме по радону в выдыхаемом воздухе, необходимо освободить организм от этого радиоактивного вещества, проникшего через легкие с вдыхаемым воздухом. По данным Stehney с соавторами, содержание атмосферного радона в организме человека падает до 2% через час после вдыхания деэманированного воздуха. Проводить эксперимент больше часа нельзя, так как обследуемый устает, поэтому чувствительность метода не превышает 2% естественного содержания радона в воздухе. Если принять за естественный уровень радона в воздухе усредненную величину в 1 • Ю-13 кюри/л, то чувствительность метода может быть ограничена 2 • Ю-15 кюри.

Мы изучали технические условия метода определения малых концентраций радона в выдыхаемом воздухе у людей с заданной чувствительностью (2-Ю-15 кюри) и точностью, достаточной для дозиметрических целей (±20%). Все известные из литературы методы определения малых концентраций радона в воздухе основаны на адсорбции этого радиоактивного вещества из воздуха охлажденным активированным углем с последующим переведением радона из угля (при нагревании его) в эманационную камеру и измерением в ней активности электрометром.

Принципиальная схема разработанной нами двухлинейной установки для адсорбции радона на угле показана на рис. 1. В линии I производится очистка вдыхаемого воздуха от радона, содержащегося в атмосфере. Обследуемый в течение 60 мин. дышит через маску (7) очищенным от радона воздухом и после этого начинает выдыхать воздух в полиэтиленовый мешок (6; промежуточная емкость) второго канала установки, поступающий туда через соединительную трубку (S). В этом канале адсорбируется из выдыхаемого воздуха радон, образующийся в организме испытуемого из содержащегося в нем радия.

Линия I установки состоит из нагнетательной воздуходувки производительностью 10—15 л/мин, реометра (2), бутылки (3) емкостью 0,5 л с СаСЬ для предварительного осушения исследуемого воздуха, радиаторного морозильника (4), собранного из металлических т£убок (внутренний диаметр 5 мм общая протяженность трубок 1 м) и помещенного в охладительную смесь (200 мл абсолютного спирта и 600 г твердой углекислоты) для окончательного обезвоживания исследуемого воздуха

вымораживанием, ¿/-образной стеклянной трубки (5) диаметром 15 мм и высотой колена 20 см с 10 г активированного угля, погруженной в фарфоровый стакан объемом 1000 мл, с охладительной смесью (200 л абсолютного спирта и 600 г твердой мелкораздробленной углекислоты) для обеспечения адсорбции радона на угле при —78°, полиэтиленового мешка (6) объемом около 100 л для создания переменной емкости между первым каналом и дыхательной маской (7)

—- На нал / в

Рис. 1. Принципиальная схема двухлинейной установки для задержки радона из атмосферного (линия I) и выдыхаемого человеком (линия II) воздуха.

Объяснения в тексте.

Линия II установки отличается от первой взаиморасположением составляющих ее элементов, наличием всасывающей воздуходувки (1а), более мощным химическим осушителем (бутыль с СаС12 объемом 5 л), поскольку относительная влажность выдыхаемого воздуха достигает 100%- Специальным шлангом 9 второй канал так же, как и первый, через промежуточную емкость (6а) подсоединяется к дыхательной маске (7).

Для определения эффективности задержки радона в поглотительном элементе исследуемый воздух помещения лаборатории в объеме 300—600 л мы пропускали через 2 и 3 последовательно расположенных элемента. После этого радон из каждого поглотительного элемента переводили в эманационные камеры, откуда предварительно откачивали воздух.

Схема установки для перевода радона из поглотительного элемента в эманационную камеру показана на рис. 2.

При нагревании активированного угля до 500° практически весь радон из него (95%) переходит в 1 эманационную камеру (табл. 1). При нагревании угля до 100° из него извлекается 60—85% радона и только в 2 эманационные камеры. При фильтрации исследуемого воздуха через поглотительный элемент со скоростью 10 л/мин проскок радона со-

1 Линия I установки используется и для попутного определения содержания радона в окружающем воздухе, что позволяет в каждом конкретном опыте судить о чувствительности метода.

ставляет 5—10% (табл. 2). Проскок радона через третий поглотительный элемент не превышает 1%. При фильтрации воздуха через поглотительный элемент со скоростью 5 л/мин проскок через него равняется не более 2—3%. Вдыхание в течение часа деэманированного воздуха снижает

Рис. 2. Схема установки для выделения радона из активированного угля поглотительного элемента в эманационную камеру. I — барботер с раствором СаСЬ для наблюдения за прохождением воздуха через активированный уголь в эманационную камеру; 2 — поглотительный элемент; 3 — муфельная печь; 4 — термопара. 5 — поглотитель с СаСЬ; 6— гальванометр со шкалой в градусах Цельсия; 7—предварительно откачанная эманационная камера.

концентрацию радона в выдыхаемом воздухе до 2% содержания его в атмосфере. Следовательно, 2% это тот предел, до которого имеет смысл снижать проскок радона через поглотительный элемент.

Таблица 1

Процент выделения радона из активированного угля при его нагревании

Количество эманационных камер, не- Извлечение радона

■ 1 о 5 обходимых для извлечения радона из из активированного

£ Я £ со = О. активированного угля угля (в %)

2 о а £ 0.0 ю Н и о.—-

100 2 (26% в 1-ю и 74% во 2-ю) 84 (100)

100 2 (77% в 1-ю и 13% во 2-ю) 78 (100)

100 2 (26,8% в 1-ю и 73,2% во 2-ю) 59 (100)

100 2 (23,6% в 1-ю и 76,4% во 2-ю) 65 (100)

100 2 (28,6% в 1-ю и 71,4% во 2-ю) 85 (100)

500 1 95

500 1 95

500 1 95

500 1 93

Специальными экспериментами было установлено, чтов1г использованного нами активированного угля содержится около 1 • Ю-13 кюри радия. В поглотительном элементе содержится 10 г угля. Следовательно, в нем имеется 1 • Ю-12 кюри радия. Это количество радия за час эксперимента при предварительной продувке его деэманированным воздухом

Процент проскока радона из исследуемого воздуха через поглотительные элементы при последовательном их расположении

Скорость протягивания воздуха через поглотительный элемент Объем протянутого через поглотительный элемент воздуха (в л) Концентрация радона в исследуемом воздухе (в кюри/л) по данным измерения содержания радона в поглотительном элементе Отношение поглотительных элементов В: А: Б (в %) Отношение элементов В: А: Б (в X)

А Б в

10 500 1,5-10—13 1,67-10—14 10

10 600 2,19-10—13 1,29-10—14 — 5,6 —

10 600 2,36-10—13 2,4-10—14 1,85-10—16 9,1 0,7

5 300 2,9-10—13 4,25-10— — 1,6 —

5 300 3,3-10—11* 7,05 • 10—15 — 2,1 —

5 300 2,95-10—13 8,2-10—16 2,7

выделит 7- Ю-15 кюри радона. При пропускании через поглотитель 300 л воздуха концентрация радона в нем за счет того элемента, который образуется из радия в самом угле, будет составлять 2-Ю-17 кюри/л; а это практически может не учитываться.

Для измерения содержания радона в исследуемых пробах мы использовали сцинтилляционную эманационную камеру. При измерении концентрации радона и его дочерних продуктов, содержащихся в такой камере, был применен способ предварительного осаждения дочерних продуктов радона из воздуха ее на поверхность измерительного детектора, вмонтированного в одну из стенок камеры. Этот способ измерения описан Lucas, Collinson и Hague, Л. В. Горбушиной с соавторами.

Во всех случаях использовали счетчики и эманационные камеры специально разработанной конструкции. Для тех же целей прибегали к типовой радиометрической аппаратуре, которая есть в любой радиологической лаборатории. В состав собранной нами установки входят эманаци-онная камера от электрометра СГ-1М, сцинтилляционная приставка марки П-349-2, пересчетное устройство от установки Б-2 и высоковольтный выпрямитель ВСВ-2. Устройство сцинтилляционной эманационной камеры показано на рис. 3. Корпус эманационной камеры (/) герметично подсоединен к кожуху сцинтилляционного счетчика (2). К люминофору (5), нанесенному на пластмассовую подложку (4), с одной стороны примыкает светопровод (5), а с другой — слой тонкой (6—7 мк) алюминиевой фольги (7), проницаемой для а-лучей радона и его дочерних продуктов. Фольга отделена от стенок эманационной камеры кольцевым слоем изоляционного материала (5), который выдерживает напряжение свыше 5000 в. Между фольгой (7) и эманационной камерой (/) при помощи высоковольтного выпрямителя (например, ВСВ-2) на специальные клеммы (5 и 10) подается разность потенциалов в 2500 в (минус на фольгу, плюс на эманационную камеру). Эманометр, кроме того, имеет фотоумножитель (7) и отверстие (//) с герметичным краном в стенке эманационной камеры. Под действием создаваемого между фольгой и стенками эманационной камеры электростатического поля положительно заряженные дочерние продукты радона осаждаются на фольгу, что резко повышает эффективность их счета сцинтилляционным детектором. Разность потенциалов между фольгой и стенками эманационной камеры

устанавливают сразу же после перевода в нее исследуемой пробы воздуха и поддерживают на постоянном уровне (2500 в) в течение всего времени, предшествующего измерению (2'/г—3 часа), и всего срока измерения.

Кривая на рис. 4 показывает, что напряжение на камеру в 2500 в с запасом обеспечивает максимально возможную эффективность счета

дочерних продуктов радона в ней.

Осаждение дочерних продуктов на фольгу из объема (0,5 л) эманацион-ной камеры (цилиндр диаметром 9,5 см и высотой 7,5 см) повышает эффективность счета от исследуемой пробы с 1,3 до 12% (табл. 3), что позволяет уверенно измерять от 1 • Ю-12 кюри и больше радона в исследуемой пробе воздуха.

При собственном фоне сцин-тилляционного счетчика (приставка марки П-349-2 с установкой Б-2)

I м

О §

И ,г

^ | /о

•О £

g с 2'й 8 J ¡^

fc ■ й? ^ I

,

ft* г 4s

J_L

soowoo гооо (¿v)

JOOO 4000

Рис. 3. Сцинтилляционный эманометр в разрезе. Объяснения в

Рис. 4. Зависимость эффективности счета радона и его дочерних продуктов от величины подаваемой на фольгу и камеру разности потенциалов.

0,2—0,3 имп/мин (В. Д. Спирин, 1963) прибор в указанных выше условиях регистрирует около 1,1 имп/мин исследуемой пробы воздуха (активность по радону 1 • 10~12 кюри) с методической ошибкой ±3% и статистической ошибкой ±17% '• Такая точность измерений (±20%) вполне достаточна для практических целей. Низкий фон эманационной камеры 0,2—0,3 имп/мин обеспечивается за счет продувки ее после каждого опыта выдержанной в течение месяца в стальном баллоне углекислотой (содержание радона в ней составляет 1 • Ю-15 кюри/л).

По данные Collinson и Hague, эффективность счета радона и его дочерних продуктов в сконструированном ими сцинтилляционном эманометре составляла 37,4% при фоне счетчика 0,3 имп/мин и счете в камере 2,28 расп/мин на 1 • Ю-12 кюри. По данным А. В. Горбушиной с соавторами, подача напряжения 200—300 в на сцинтилляционную эманационную камеру к прибору РАЛ обеспечивает эффективность счета от пробы в 20—50% при фоне прибора в 1—3 имп/мин и счете в камере 1,3— 3,3 расп/мин на 1 • 10~12 кюри. Таким образом, эффективность счета в на-

1 Методическая ошибка измерения определяется присутствием в камере в больших или меньших количествах нейтральных и положительно заряженных атомов дочерних продуктов радона, которые не оседают на фольгу, экранирующую люминофор.

Результаты калибровки сцинтилляционной камеры с электростатическим полем в 2500 в

Эталонное содержание в 3 Д е 1 3 и камере грез 2'/» часа [я радона в а а я -— от ж 9 ёД о с г == « а 5 «3 3 \о В о ГС 2- ь- о 5" = а. а Й м о * г ? ч щ К О В* " « «"Й о м

барботере радона (в кюри) ш а- = с ^ (- г- и «

2 о. V 2 ев £ X о е Активность (в имп/мин после введе камеру1) Л « н X 1-е- 5 я Ш С9 3* ^ я а X X Ё й я О. (- <и О X Эффективно и дочерних в камере (в активности)

2,06-10—13 0,60 2,16 1,56 19,00 11,70

2,47-10—12 0,60 2,8 2,20 15,40 13,40

2,94-10—11 0,30 2,9 2,60 13,00 1,38

2,94-10—11 0,30 22,4 22,10 3,95 11,40

2,94 • Ю-11 0,35 22,8 22,45 3,92 11,80

2,94 ■ Ю-11 0,27 23,6 23,30 3,82 12,20

1,94-10—11 0,22 13,1 12,80 5,25 13,20

4,40-Ю-11 0,30 36,0 35,70 0,97 12,30

2,84 • 10 10 0,30 214,0 213,70 1,25 11,10

1 Напряжение на камеру для осаждения продуктов радона на фольгу не подавалось.

2 Статистическую ошибку измерения вычисляют по формуле:

100 т/М | гг. оп

3 Абсолютная активность радона и дочерних продуктов его в расп/мин составляет 6,6 на 1 ■ 10~12 кюри.

шем приборе (11 —13%) ниже, чем в указанных выше. Это обусловлено в основном тем, что люминофор в нашей камере покрыт фольгой. Однако снижение эффективности счета путем экранирования люминофора фольгой окупается тем, что последняя по мере ее загрязнения может быть легко заменена чистой. При измерении активности в 1 ■ Ю-12 кюри на нашем приборе счет активности идет на уровне, превышающем фон прибора в 2—4 раза. Дальнейшее повышение чувствительности метода осуществляется адсорбцией радона из исследуемого воздуха на активированном угле.

При этом можно извлекать радон из больших объемов исследуемого воздуха (100—1000 л) и переводить его в эманационную камеру объемом 0,5—1 л. В данном случае легко определять концентрацию радона в исследуемом воздухе до 1 • Ю-15 кюри/л.

Практическая апробация метода проведена одним из авторов этой статьи (3. Г. Ивановым) в работе по определению содержания радона в выдыхаемом воздухе у жителей Болгарии. К участию в некоторых измерениях были привлечены подростки в возрасте 11 —14 лет, проживающие в сельской местности, которая характеризуется нормальным уровнем естественного радиоактивного фона. По данным 10 измерений, у 5 обследованных содержание радона в выдыхаемом воздухе колебалось в пределах 2—3,2- Ю-15 кюри/л, а у 5 других было меньше 2- Ю-15 кюри/л, т. е. ниже чувствительности прибора.

В местности с повышенным уровнем естественного радиоактивного фона, где содержание радона в питьевой воде составляет 1 • Ю-8 кюри/л, концентрация этого вещества в выдыхаемом воздухе у 7 обследованных варьировала от 4 до 34 • 10~15 кюри/л. Таким образом, повышенное содер-

жание радона в питьевой воде ведет к увеличению количества его в организме людей и повышению концентрации этого элемента в выдыхаемом воздухе. По данным С. В. Андреева, при питьевом применении радоновых вод радон выделяется из организма в основном через органы дыхания за 5—6 часов. В местности с повышенным содержанием радона в питьевой воде содержание радия-226 в организме человека по содержанию радона в выдыхаемом воздухе установить нельзя, если не перевести наблюдаемого за день до исследования на питьевой рацион, лишенный радона.

ЛИТЕРАТУРА

Андреев С. В. Мед. радиол., 1962, № 8, с. 40. — Горбу шин а Л. В., Семенов Г. С., Ты м и некий В. К. Атомная энергия, 1965, т. 19, в. 1, с. 84. — Радиационная защита. Рекомендации международной комиссии по радиационной защите. М., 1961, с. 49. — Coll iu sou A. J., Hague А. К., J. sei. Instrum., 1963, v. 40, p. 521. — Lucas H. F., Rev. Sei. instrum., 1957, v. 28, p. 680. — Martin E. J., Ferguson J. K., Science, 1953, v. 118, p. 112.— Steh ney A. F., Norris W. P., Lucas H. F. et al.. Am. J. Roentgenol., 1955, v. 73, p. 774.

Поступила 28/111 1966 г.

УДК 613.954:613.166.9-07

К ВОПРОСУ ОБ ОЦЕНКЕ ТЕПЛОВОГО СОСТОЯНИЯ ДЕТЕЙ ДОШКОЛЬНОГО ВОЗРАСТА В УСЛОВИЯХ ХОЛОДА ПО СРЕДНЕВЗВЕШЕННОЙ ТЕМПЕРАТУРЕ КОЖИ

Г. В. Терентьева

Институт гигиены детей и подростков Министерства здравоохранения СССР, Москва 1

Наиболее распространенным показателем теплового состояния служит температура кожи. Между тем достаточно четкие литературные данные об уровнях ее у детей дошкольного возраста в различных метеорологических условиях отсутствуют, хотя выявление показателей, соответствующих комфортному тепловому состоянию при этом, представляет интерес.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

По мнению ряда исследователей, тепловое состояние организма лучше оценивать не на основе отдельных показателей температуры кожи различных областей, а по средневзвешенной температуре ее (А. Бартон и О. Эдхолм; С. Я. Заржевский1; Н. К. Витте, и др.). Средняя температура кожи взрослого одетого человека при комфортных метеорологических условиях, по наблюдениям некоторых авторов, составляет 29,9—33,5° (А. Бартон и О. Эдхолм; Е. Адольф; С. И. Слоневский и А. А. Миронова, и др.). Сведений о средневзвешенной температуре кожи детей дошкольного возраста, которая могла бы служить показателем их комфортного теплового состояния, в литературе нет.

Нами изучено тепловое состояние детей 5—б-летнего возраста во время прогулок зимой с учетом их одежды. Температура воздуха в период исследований колебалась от 0 до —10°, в отдельных случаях поднималась до 3° и снижалась до —14°. Скорость ветра составляла чаще всего 0,5—2 м/сек, достигая в отдельных случаях 3—3,5 м/сек.

Тепловое состояние детей мы изучали путем измерения у них на прогулке температуры кожи лба, груди, живота, спины, плеча, предплечья,

1 Кандидатская диссертация. Л., 1954.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.