CC BY
102
УДК [546.296:614.7](470.11):616.24-006.6(470.11)
ОЦЕНКА КОЛИЧЕСТВЕННЫХ пОКАЗАТЕЛЕЙ ОБЪЕМНОЙ АКТИВНОСТИ РАДОНА-222 НА ТЕРРИТОРИИ АРХАНГЕЛЬСКОЙ промышленной АГЛОМЕРАЦИИ
© 2011 г. А. В. Пучков, Г. П. Киселев
Институт экологических проблем Севера УрО РАН, г. Архангельск
Доза облучения, которую ежегодно получают люди, складывается из воздействия различных источников ионизирующего излучения как природного, так и техногенного характера. Согласно данным Научного комитета ООН по действию атомной радиации, 85,5 % среднемировой годовой эффективной эквивалентной дозы люди получают от природных источников и лишь 0,01 % ее обусловлена воздействием объектов атомной энергетики и ядерного топливного цикла. В этом заключается важная социальная проблема — недопонимание обществом роли природной компоненты в облучении населения, и главным образом радоновой: 50 % среднемировой годовой дозы от природных источников обусловлено ингаляцией радона и короткоживущих дочерних продуктов его распада [1].
Радон-222 — инертный радиоактивный газ без цвета и запаха, являющийся продуктом распада радия-226, который, в свою очередь, образуется в результате распада урана-238. В природе радон существует в виде трех а-активных изотопов, принадлежащих к радиоактивным семействам урана-238 (радон-222), тория-232 (радон-220, или торон) и актиния-227 (актинон). С точки зрения радиационной гигиены наиболее важным изотопом является радон-222. Его вклад в формирование эффективной дозы облучения примерно в 20 раз больше, чем вклад торона и актинона. Ученые всего мира считают радон одной из основных причин возникновения рака легких у некурящих людей [2].
Изучение радиоактивности городских агломераций и радиоактивно загрязненных территорий является актуальным в связи с воздействием радиационного фона и радиоактивных изотопов естественного и искусственного происхождения на здоровье человека. Данное исследование на территории Архангельской промышленной агломерации ранее не проводилось.
Архангельская промышленная агломерация, состоящая из городов Архангельск, Северодвинск и Новодвинск, в настоящее время представляет собой высокоразвитый агропромышленный район, в котором сосредоточены лесопромышленный, машиностроительный, топливно-энергетический, транспортный и агропромышленный комплексы, промышленность строительных материалов, пищевая, перерабатывающая и легкая. Население агломерации насчитывает более 660 тысяч человек.
Цель настоящего исследования — дать количественную оценку содержания радона-222 в воздухе подвальных помещений жилых домов и почвенном воздухе на территории Архангельской промышленной агломерации.
В статье представлены результаты исследования количественных показателей распределения объемной активности радона-222 в воздухе подвальных помещений жилых домов и почвенном воздухе на территории Архангельской промышленной агломерации.
В качестве методов исследования использовалось измерение объемной активности радона-222 с помощью радиометра радона РРА-01М-03 МГФК 412124.003 на основе методик экспрессного измерения объемной активности радона-222 в воздухе и почвенном воздухе. Установлено, что радиоактивный газ поступает из недр земли и способен накапливаться в подвальных помещениях жилых домов в значительных количествах. Обнаружены локальные зоны с повышенным количеством радона в почвенном воздухе.
Ключевые слова: радон, радиоактивность, подвал, почвенный воздух, рак легких.
Методы
Начиная с 2008 года на территории Архангельской промышленной агломерации начался систематический контроль объемной активности радона-222 в воздухе подвальных помещений жилых домов, а также в почвенном воздухе на городских и прилегающих к ним территориях. Изучение количественных показателей распределения радиоактивного газа проводилось в период с мая по август в течение трех лет. Все работы осуществлялись сотрудниками лаборатории экологической радиологии Института экологических проблем Севера, аккредитованной в области радиометрического контроля по международному стандарту ИСО/МЭК 17025 2005.
В качестве средства измерения использовался радиометр радона РРА-01М-03 МГФК 412124.003. Прибор позволяет определять объемную активность радона в пределах 20 ^ 2Ч04 Бк/м3 с погрешностью не более 30 %. Все работы проводились на основе аттестованных методик по определению объемной активности радона-222 в исследуемых средах [7, 8].
Радиометрическая съемка на территории г. Архангельска производилась с помощью прибора геологоразведочного сцинтилляционного (радиометра) СРП-88Н.
Результаты
В мае 2008 года измерения объемной активности радона были произведены в подвальных помещениях жилых домов г. Северодвинска. В ходе проведенной работы было обследовано 98 объектов. Концентрация радиоактивного газа превысила значение 200 Бк/м3 только в одном подвале, в двух составила более 100 Бк/м3, в трех подвалах — более 50 Бк/м3. Показано, что радон в подвальных помещениях жилых домов Северодвинска не зависит от радиоактивности строительных материалов. Первая работа по изучению распределения радона-222 была проведена сотрудниками лаборатории весной 2008 года.
Аналогичные работы, проведенные в июне
2009 года на тех же объектах, выявили снижение показателей объемной активности газа по сравнению с предыдущим годом вследствие сезонных мероприятий коммунальных служб по проветриванию подвальных помещений.
В 2009 году было изучено распределение радона-222 в Архангельске, Северодвинске и Новодвин-ске. В общей сложности обследовано 317 подвальных помещений жилых домов.
В Архангельске три подвала имеют значение объемной активности радона более 100 Бк/м3, 12 — более 50 Бк/м3 (рис. 1. См. на внутренней сторонке задней стороны обложки).
В Северодвинске три подвала имеют значение объемной активности радона более 100 Бк/м3, пять
— более 50 Бк/м3.
В двух подвалах Новодвинска обнаружено превышение предельно допустимого значения, т. е. более 200 Бк/м3, семь подвалов имеют значение объемной активности радона более 100 Бк/м3, шесть подвалов
— более 50 Бк/м3 [6].
По нашему мнению, такая концентрация радона-222 образована его выходом из глубоких подземных горизонтов, накопление в подвалах жилых домов обусловлено несоблюдением мер профилактики, в частности проветривания помещений.
Обследуемые помещения, жилые дома, представляют собой сооружения разного типа, отличающиеся между собой, в частности, использованием различных видов строительных материалов. Какой-либо зависимости содержания радона-222 в подвальных помещениях от типа стройматериалов не выявлено. Были произведены замеры на улицах городов в количестве трех измерений радона-222 в атмосферном воздухе. Активность радона и его продуктов распада в воздухе менее 20 Бк/м3.
В результате обработки данных радиометрической съемки тех же объектов были сделаны выводы: в среднем радиационный фон деревянных домов значительно ниже, чем панельных, кирпичных и шлакоблочных. Ни в одном из случаев не было выявлено корреляционной зависимости между концентрацией радона-222 и значением радиоактивности, это говорит о том, что строительные материалы не выделяют радона, последний поступает из глубоких горизонтов земной коры, что часто наблюдается и в других районах мира.
Также была исследована объемная активность радона в почвенном воздухе в городах и прилегающих территориях Архангельской промышленной агломерации. Произведено более 450 измерений. Полученные результаты варьируют в больших пределах, от 20 до 3 016 Бк/м3. Наиболее высокая концентрация радиоактивного газа сосредоточена в районе пос. Рикасиха (рис. 2).
Предполагается, что появление радона может быть вызвано высокими концентрациями урана на глубинах 130—170 м. Трещиноватость горных пород и их высокая пористость способствуют его поступлению в экосистему [3].
Обсуждение результатов
Известно, что основными источниками поступления радона в помещения являются грунты под зданиями. В недрах земли радон распространен крайне неравномерно. Это связано с тем, что он накапливается в тектонических нарушениях, куда поступает по системам микротрещин из пор и трещин горных пород. При этом радоновыделение определяется не только общей радиоактивностью
горных пород, но также их коллекторскими свойствами и коэффициентом эманирования [9].
В практике геологических исследований нередки случаи, когда слаборадиоактивные породы содержали в своих пустотах и трещинах радон в количествах, в сотни и тысячи раз больших, чем высокорадиоактивные горные породы. При своеобразном «дыхании» Земли радон выделяется из горных пород в атмосферу, причем в наибольших количествах из тех участков Земли, в пределах которых имеются коллекторы радона. В процессах тектонической деятельности и выветривания горных пород повышается их пористость, при этом образуются системы разнонаправленных трещин, полостей. Тектонические зоны приобретают хорошие коллекторские свойства, в них происходит накопление радона, повышается коэффициент эманирования. В результате этого большая часть тектонических нарушений превращается в радононосные подводящие структуры. В случаях, когда над такими структурами располагаются постройки, в них резко повышается вероятность накопления высоких концентраций радона [8].
Различные типы горных пород выделяют в воздух разные количества радона. Выделение радона из горных пород существенно зависит от трех характеристик: концентрации урана, пористости и так называемого коэффициента эманации. Последний определяется как отношение количества атомов радона, покинувших породу, к количеству атомов, родившихся за это же время. Как правило, породы с высокой пористостью обладают более высоким коэффициентом эманирования и большей радоноопасностью при равных концентрациях в них урана [8].
Появление радона в помещениях возможно также за счет его выхода из строительных материалов самих зданий, когда эти материалы содержат повышенные концентрации радия-226, чего не обнаружено на исследуемых объектах.
До 1980 года нормативы на содержание радона и дочерних продуктов распада в помещениях отсутствовали во всех странах. Однако исследования выявили относительно высокие значения доз, получаемых отдельными группами населения за счет дочерних продуктов распада радона-222, находящихся в воздухе жилых помещений.
В Российской Федерации в 2009 году были введены Нормы радиационной безопасности 99/09, согласно которым при проектировании новых зданий жилищного и общественного назначения должно быть предусмотрено, чтобы среднегодовая эквивалентная равновесная объемная активность дочерних продуктов радона и торона в воздухе помещений не превышала 100 Бк/м3. В эксплуатируемых жилых и общественных зданиях среднегодовая эквивалентная равновесная объемная активность дочерних продуктов радона и торона в воздухе жилых и общественных помещений не должна превышать 200 Бк/м3 [5]. При более высоких значениях объемной активности должны проводиться защитные мероприятия, направленные на снижение поступления радона в воздух помещений и улучшение вентиляции помещений.
Российские нормы отличаются от международных по определению нормируемых величин: Международная комиссия по радиационной защите рекомендует регламентировать непосредственно объемную активность радона в воздухе, тогда как Нормы радиационной безопасности 99/09 — среднегодовую
эквивалентную равновесную объемную активность. Это усложняет контроль и накладывает гораздо более жесткие требования на приборную базу и методики измерений. Проведенное исследование дает оценку эквивалентной равновесной объемной активности радона и его дочерних продуктов распада.
Количество поступающего радона в жилые помещения зависит от геологических пород, слагающих данную территорию. Города Архангельской промышленной агломерации находятся на Мезенской синиклизе Русской плиты Восточно-европейской платформы. Мезенская синеклиза представляет собой чашеобразный прогиб древнего кристаллического фундамента, сложенного гранитогнейсами архея и протерозоя, на котором располагаются осадочные породы верхнего рифея, венда и четвертичных отложений.
На территории городов Архангельск, Северодвинск и Новодвинск мощность отложений рифея и венда составляет 700 м. Вендские отложения сложены песчаниками, алевролитами и аргелитами, содержащими повышенное количество урана, и при наличии трещин и разломов из них может поступать радон в значительном количестве к поверхности, т. е. в город. Четвертичные отложения достигают мощности 80 м и состоят из песчано-глинистых отложений различного генезиса. Города Архангельск, Северодвинск и Новодвинск непосредственно располагаются на морских отложениях (пески, пески с гравием и галькой, глины) и аллювиально-морских отложениях (пески, супесь, глины, суглинки). Данные отложения имеют высокую пористость и способны пропускать радон из вендских отложений, при этом глинистые отложения также содержат повышенные количества радия-226, который при распаде дает радон-222 и способен накапливаться в жилых помещениях [3]. Геологическое строение территорий городов Архангельской промышленной агломерации «благоприятно» для потоков радона-222 в городскую агломерацию.
На первый взгляд ситуация может показаться благополучной, так как доля зданий с превышением уровня 50 Бк/м3 составляет примерно 12 %. Однако нужно учитывать, что данные строения являются местом постоянного проживания людей, что напрямую может оказывать негативное влияние на состояние их здоровья. У лиц, в течение длительного времени находившихся в атмосфере с относительно высоким уровнем содержания в ней радона и продуктов его распада, может увеличиваться число заболеваний раком легкого, неблагоприятных генетических эффектов и патологических нарушений состояния системы кроветворения [4]. В целом в обследованных подвальных помещениях существуют условия, в частности непроветривание помещений, которые способствуют накоплению радиоактивного газа в значительных количествах.
Высокие концентрации радиоактивного газа в
районе пос. Рикасиха могут быть связаны, по нашему мнению, с геолого-морфологическими особенностями строения территории. Стоит отметить, что исследуемая местность является зоной лишь рекреационного значения.
Полученные данные вносят вклад в оценку радиоэкологической ситуации изучаемого района и могут служить информационной базой для дальнейших исследований. Трехлетний опыт практической работы по контролю содержания радона в помещениях убедил в серьезности проблемы и необходимости проведения в Архангельской области более масштабных, систематических исследований и регулярного контроля.
Список литературы [References]
1. Butomo N. V., Grebenyuk A. N., Legeza V. I. Osnovy meditsinskoi radiobiologii [Elementary Medical Radiobiology] / pod red. I. B. Ushakova. SPb.: Foliant, 2004. 384 s. [in Russian]
2. Zhukovskii M. V., Yarmoshenko I. V. Radon: Izmerenie, dozy, otsenka riska [Radon: Measurement, Doses, Risk Assessment]. Yekaterinburg: UrO RAN, 1997. 230 s. [in Russian]
3. Malov A. I. Podzemnye vody Yugo-Vostochnogo Belomor'ya: formirovanie, rol' v geologicheskikh protsessakh [Ground Waters of White Sea South-Eastern Region: Formation, Role in Geological Processes]. Yekaterinburg: UrO RAN, 2003. 238 s. [in Russian]
4. Moskalev Yu. I. Otdalennye posledstviya vozdeistviya ioniziruyushchikh izluchenii [Long-term Effects of Ionizing Radiation Impact]. M.: Meditsina, 1991. 464 s. [in Russian]
5. Normy radiatsionnoi bezopasnosti (NRB-99/2009) SP
2.6.1.2523-09 [Radiation Standards (НРБ-99/2009) СП
2.6.1.2523-09]. [in Russian]
6. Puchkov A. V., Kiselev G. P. Ob"emnaya aktivnost' Rn-222 v podval'nykh pomeshcheniyakh zhilogo kompleksa gorodov Arkhangel'skoi promyshlennoi aglomeratsii [Volumetric Activity Rn-222 in Community Basements in Arkhangelsk Industrial Agglomeration] // Genezis, geografiya, klassifikatsiya pochv i otsenka pochvennykh resursov: materialy Vserossiiskoi nauchnoi konferentsii, posvyashchennoi 150-letiyu so dnya rozhdeniya N. M. Sibirtseva. g. Arkhangel'sk 14-16 sentyabrya
2010 g. S. 309—312. [in Russian]
7. Rekomendatsiya. Gosudarstvennaya sistema obespecheniya edinstva izmerenii. Metodika ekspressnogo izmereniya ob"emnoi aktivnosti radona-222 v vozdukhe s pomoshch'yu radiometra tipa RRA [Measurement Assurance State System. Method of Express Measurement of Volumetric Activity of Radon-222 in Air with Use of PPA Radiometer]. M., 2006. 15 s. [in Russian]
8. Rekomendatsiya. Gosudarstvennaya sistema obespecheniya edinstva izmerenii. Metodika ekspressnogo izmereniya ob"emnoi aktivnosti radona-222 v pochvennom vozdukhe s pomoshch'yu radiometra tipa RRA [Measurement Assurance State System. Method of Express Measurement of Volumetric Activity of Radon-222 in Soil Air with use of PPA Radiometer]. M., 2006. 16 s. [in Russian]
9. Utkin V. I., Chebotina M. Ya., Evstigneeva V. Ya. Radioaktivnye bedy Urala [Ural Mountains Radioactive Misfortune]. Yekaterinburg: UrO RAN, 2000. 126 s. [in Russian]
ASSESSMENT OF QUANTITATIVE INDICES OF RADON-222 VOLUMETRIC ACTIVITY IN ARKHANGELSK INDUSTRIAL AGGLOMERATION
A. V. Puchkov, G. P. Kiselev
Institute of Ecological Problems of the North, Ural Branch of Russian Academy of Sciences, Arkhangelsk
In the article, the results of the research of radon-222 volumetric activity distribution in the air of living houses’ basements and soil air on the Arkhangelsk industrial agglomeration territory have been presented. As research methods, there was used measurement of radon-222 volumetric activity by radon radiometer PPA- 01M-03 MfOK. 412124.003
on basis of rapid analysis methods of measurement radon-222 volumetric activity in the basements and soil air. It has been established that radioactive gas emanated from the entrails of the Earth and could accumulate in basements of living houses in big quantities. There were detected zones with increased radon-222 quantity in soil air.
Keywords: radon, radioactivity, basement, soil air, lung cancer
Контактная информация:
Пучков Александр Викторович — аспирант Института экологических проблем Севера Уральского отделения РАН
Адрес: 163045, г. Архангельск, ул. Набережной Северной Двины, д. 23
E-mail: rassvet2008-86@mail.ru, kiselevgp@yandex.ru
