CC BY
113
© Г.И. Коршунов, H.A. Миронснкова, Е.И. Кабанов, 2015
УДК: 622.874:502.55
Г.И. Коршунов, Н.А. Мироненкова, Е.И. Кабанов
РАДОНОВАЯ ОПАСНОСТЬ ДЛЯ НАСЕЛЕНИЯ И ПЕРСОНАЛА УГОЛЬНЫХ ШАХТ КУЗБАССА
Территория Кузбасса относится к зонам с повышенной природной радиацией, опасным по аномально-высокой интенсивности выделения радона. Воздействие на организм радона, с точки зрения онкологической заболеваемости, приравнивают к воздействию высокотоксичных канцерогенов, обладающих схожим поражающим действием. В Кемеровской области зарегистрированы случаи превышения гигиенических нормативов эквивалентной равновесной объемной активности (ЭРОА) радона в воздухе жилых помещений и подземных горных выработок угледобывающих шахт. Указанное воздействие приводит к сверхнормативному облучению и негативно сказывается на динамике заболеваемости населения. Причинами высокоинтенсивных эманаций радона являются повышенное содержание естественных природных радионуклидов в геологической среде и разрывы сплошности горных пород. Особое внимание необходимо уделять угольным шахтам, находящимся в зонах радоновых аномалий, поскольку уровни ЭРОА радона в тупиковых выработках и в выработках с недостаточной кратностью воздухообмена могут многократно превышать нормативные значения. Таким образом, существует необходимость разработки и внедрения мероприятий, направленных на обеспечение радиационной безопасности персонала угольных шахт.
Ключевые слова: радон, Кузбасс, Кемеровская область, рак легкого, угольные шахты, облучение персонала, уран.
Кузнецкий угольный бассейн является одним из крупнейших угольных бассейнов в мире, находится в южной части Западной Сибири, преимущественно на территории Кемеровской области и характеризуется высоким уровнем развития промышленности и большой плотностью населения. В регионе находятся 7 городов с численностью населения выше 100 тыс. человек, являющиеся промышленными агломерациями: Новокузнецк, Кемерово, Прокопьевск, Белово, Киселевск, Ленинск-Кузнецкий, Междуреченск.
На территории Кемеровской области функционируют 58 угледобывающих шахт и, 36 угольных разрезов а так же 39 обогатительных фабрик. На долю Кузбасса приходится добыча порядка 55 % бурых углей и 80 % коксующихся углей от общих объемов добычи в России. Согласно статистическим данным, за прошедшие годы отмечена тенденция к росту объемов добычи. Так в 2008 году добыча угля в Кузбассе составила порядка 185 тыс. т., а к 2013 году это значение превысило 200 тыс. т [1]. Помимо угольной промышленности в регионе так же развиты металлургические производства, химическая промышленность и машиностроение.
В результате крупномасштабного функционирования промышленных мощностей, в регионе наблюдается ухудшение экологической обстановки. В воздухе крупных городов Кемеровской области регистрируются превышения предельно допустимых концентраций аммиака, оксидов серы, азота и углерода, а так же канцерогенов — бенз(а)пирена и формальдегида [2].
Результатом сформировавшейся экологической обстановки является повышение заболеваемости населения в регионе, в первую очередь болезнями дыхательных путей и онкологическими заболеваниями. Отмечено, что в регионе Кузбасса рак легкого является самой часто встречаемой кар-циономой у мужчин, так же в последние годы зарегистрирован рост заболеваемости раком легкого среди женщин [3]. В 2013 году в Новокузнецке, где наблюдается стабильно высокий уровень заболеваемости онкологическими заболеваниями, от рака легкого умерло 222 человека, что составляет 18 % от общего уровня заболеваемости злокачественными новообразованиями, в отличие от средних данных по России (10 %) [4]. Согласно исследованиям, проведенным в г. Кемерово, среди изученных 86 случаев летального исхода от рака легкого среди мужчин, 50 % из них работали на предприятиях угольной промышленности, 36 % на предприятиях химической промышленности и 14 % на других предприятиях [2].
Воздействие радона и его дочерних продуктов распада (ДПР) все чаще относят к факторам, способствующим развитию злокачественных образований органов дыхания, так как в результате непродолжительного периода полураспада ДПР ра-
дона, часть атомов, содержащихся во вдыхаемом воздухе, распадаются в респираторном тракте с излучением а-частиц, что приводит к облучению, в первую очередь, бронхиального эпителия, а так же других тканей и органов ввиду распространения совместно с кровотоком [3, 5].
По данным отечественных и зарубежных исследований, воздействие радона является первой после курения табака причиной рака легкого в мире. При совместном их воздействии на организм отмечен эффект синергизма. Радон составляет более 50 % от общей годовой дозы облучения от всех природных источников радиации и более 30 % от общей радиационной дозы облучения.
По данным Агентства окружающей среды, в США ежегодно 20 тыс. онкологических заболеваний инициируется радоном и продуктами его распада. В Голландии из 8 тыс. смертей в год от рака лёгкого 1 тыс. относят за счёт радона. Также остра проблема радиологического воздействия радона на население в Швейцарии, Швеции, Финляндии, Австрии и в некоторых регионах России [6].
Выделения радона имеют очаговый характер. Причинами могут являться повышенные содержания урана в породах и высокий уровень их трещиноватости в местах радоновых аномалий. Значительная масса урана сконцентрирована в осадочных породах, особенно богатых органикой. Так, в ряде угольных свит в Кузбассе зарегистрированы высокие содержания урана: 5,2 г/т для Тайлуганской свиты Кольчугинской серии и 4,5 г/т для Усятской свиты Балахонской серии при среднем содержании урана в углях Кузбасса 2,8 г/т [7]. Исследования [8] показали, что естественная радиоактивность вмещающих пластов в среднем в 2-7 раз выше, чем у углей.
Фоновая объемная активность радона на суше составляет 10 Бк/м3. Средняя объемная активность радона в жилых помещениях в России - 40 Бк/м3, в Кемеровской области - 50 Бк/м3,однако, в местах проявлений радоновых аномалий эти значения могут быть превышены во много раз [9]. Согласно установленным нормативам НРБ 99/2009, суммарная среднегодовая эквивалентная равновесная объемная активность (ЭРОА) изотопов радона в производственных условиях не должна превышать 310 Бк/м3. Исследованиями показано, что стохастиче-
ские эффекты облучения могут возникать в результате воздействия радона на уровне существующих гигиенических нормативов, и даже при более низких концентрациях. Доказано, что ЭРОА изотопов радона 100 и 200 Бк/м3 обуславливает увеличение заболеваемости раком легкого соответственно в 1,5 и 1,9 раза по сравнению со спонтанной заболеваемостью [3].По этой причине Научный комитет ООН по действию атомной радиации рекомендует в качестве приемлемой величину ЭРОА радона, равную 15 Бк/м3 [9].
Результаты определения ЭРОА радона в жилых и производственных помещениях Кемеровской области в 10 % случаев из общей выборки превышают значение 200 Бк/м3. При проведении замеров в г. Кемерово, установлено, что в Правобережной части города, в районе Боровушинского взброса, ЭРОА радона в жилых помещениях превышала значение 100 Бк/м3 в 21 % случаев [3].
Радон признан основным дозообразующим компонентом Кемеровской области, чей средний вклад на одного жителя составляет по различным данным от 1,2 до 2,9 мЗв/год. Помимо этого, стоит учитывать годовые эффективные дозы облучения, получаемые жителями области за счет поступления радионуклидов вместе с продуктами питания и водой (0,6 мЗв/год), внешнего у-излучения в зданиях и у-излучения радионуклидов, содержащихся в грунтах и стройматериалах (0,8 мЗв/год), космического излучения (0,4 мЗв/год). Жители области в среднем получают фоновую дозу облучения, составляющую от 3,0 до 4,7мЗв/год без учета воздействия техногенных локальных источников, профессионального и медицинского облучения [10, 11].
В целом, радиационная ситуация в регионе признается удовлетворительной, однако на угольных шахтах, разрезах и на территории области имеются локальные потенциально опасные по радиационному загрязнению участки. К факторам риска также относится радиационное загрязнение, возникающее при сжигании угля на крупных ТЭС и районных котельных, радиоактивная загрязненность зол уноса которых достигает 150 Бк/кг и более. Имеется также возможность внешних радиационных воздействий со стороны относительно близко расположенного крупного предприятия по переработке ядерных материалов в Томске, а также воздействий,
связанных с последствиями проводившихся ядерных испытаний на Семипалатинском полигоне и подземного ядерного взрыва в Чебулинском районе Кемеровской области в сентябре 1984 г [12]. Воздействие ионизирующего излучения на организм может проявиться в отдаленные сроки. Среднее значение латентного периода для злокачественных образований различных органов 20-25 лет [13].
Исследования последних лет показали, что радон необходимо учитывать в структуре газового баланса угледобывающих шахт [14, 15]. Основными источниками радоновыде-лений в горные выработки являются разрабатываемые угольные пласты и вмещающие породы с повышенными содержаниями природных радионуклидов, а так же подземные воды, насыщенные растворенным радоном [14], и в ряде случаев — осадки шахтных вод, содержащие в своем составе нерастворимые соли радия [16].
Содержание радионуклидов в горных породах и ЭРОА радона в воздухе сильно различаются для каждой шахты и для каждого пласта [8]. Так, в подземных выработках ряда угледобывающих шахт были зафиксированы превышения установленных гигиенических нормативов ЭРОА радона: ш.«Зенковская» (г. Прокопьевск) - 410 Бк/м3, ш. «Заречная» (г. Полысаево) - 960 Бк/м3, ш. «Байдаевская» (г. Новокузнецк) - до 6000 Бк/м3 (закрыта в 1997 году) [8, 17]. Приведенные данные указывают на необходимость разработки и внедрения мероприятий по радиационной защите персонала угольных шахт.
Средняя по угледобывающей отрасли доза облучения персонала подземных горных работ близка к 2 мЗв/год, на 14 шахтах дозы облучения на отдельных рабочих местах превышают 5 мЗв/год [5]. В 2011 году составлен перечень организации Кемеровской области, в которых, ввиду производственных условий, существует потенциальная возможность превышения значения дозы облучения выше 5 мЗв/год. К числу данных организаций относятся 60 угледобывающих шахт. Руководителям предписано проведение радиационного обследования рабочих мест и соблюдение допустимых доз облучения работников природными источниками ионизирующего излучения [11].
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Тарзанов И. Итоги работы угольной промышленности России за 2013 год // Журнал Уголь. [Электронный ресурс]. URL: http://www.ugolinfo.ru/ itogi2013all.html (дата обращения: 27.11.14).
2. Рыбак Л. В. Экология урбанизированных территорий Кузбасса /Л.В. Рыбак. — Препринт. - М.: Горная книга, 2013. — 10с.
3. Леонтюк А.В. Патоморфологический и иммунологический анализ рака легкого в экологических условиях Кузбасса: Автореф.дис...канд.мед.наук. — Новосибирск,2007. — 22с.
4. Доклад о состоянии здоровья населения и организации здравоохранения по итогам деятельности органов исполнительной власти субъектов Российской Федерации за 2013 год / Министерство здравоохранения Российской Федерации.
5. Овсейчук В.А., Крылов Д.А., Сидорова Г.П. Радиоактивность углей и продуктов их сжигания // Информационное агентство «ПРоАтом». [Электронный ресурс]. URL: http://www.proatom.ru/modules.php?file= print&name= News&sid=4326 (дата обращения: 27.11.14).
6. Бекман И.Н Радон: враг, врач и помощник. Курс лекций // Сайт проф. Бекмана Игоря Николаевича. [Электронный ресурс]. URL: http://profbeckman.narod.ru/rad.files/Rad2SS.pdf (дата обращения: 28.11.14).
7. Ершов В.В. Металлоносность углей Кузнецкого бассейна: Автореф. дис.канд.геолог. — минерал..наук. — Томск.,2000. — 26с.
8. Киренберг А.Г. Разработка метода обнаружения очагов самовозгорания угля по выделению радона: Автореф. дис.канд.техн.наук. — Кемерово, 2001. — 31с.
9. Макаров О.А. Современные аспекты гигиенической оценки опасности радона для населения: Автореф. дис.докт.мед.наук. — Иркутск. ,2000. — 46с.
10. Сорокина Н.В. Изучение регионально-фоновой радиационной ситуации с применением дозиметрии и исследований содержания природных и техногенных радионуклидов в материалах и продуктах Кузбасса: Автореф. дис.канд.техн.наук. — Кемерово.,2006. — 20с.
11. Заключение Государственной санитарно-эпидемиологической службы Российской Федерации «Оценка индивидуального и коллективного рисков возникновения стохастических эффектов по Кемеровской области за 2011 г.»
12. Дружинин В. Г. Хромосомные нарушения у населения крупного промышленного региона: пространственно-временной цитогенетический мониторинг: Автореф. дис.докт.биол.наук. — М.,2003. — 44с.
13. Михнев И.П. Фоновое облучение населения и методы защиты от природных радионуклидов в помещении: Автореф. дис.канд.техн.наук. — Волгоград.,2000. — 26с.
14. Стась Г.В. Методика расчета количества воздуха для очистных и подготовительных участков шахт Подмосковного бассейна по радоновыделе-нию: Автореф. дис.канд. техн. наук. — Тула.,2006. — 22 с.
15. Факторович О.Н. Прогноз динамики газообмена на очистных и подготовительных участках угольных шахт для расчета количества воздуха: Автореф. дис.канд.техн.наук. — Тула.,2009. — 22с.
16. Michalik B., Wysocka M., Scubacz K.,Chalupnik S. Melnikow A. Enhanced natural radioactivity in polish hard coal mining industry // Survey of the impact of enhanced natural radioactivity on human and natural environments.
[Электронный ресурс]. URL: http://www.porano.gig.eu/files/file/PORANO/ multimedia/ENHANCED.pdf (дата обращения: 28.11.14).
17. Терентьев М.В., Терентьев Р.П. Уровни облучения шахтеров неурановых шахт России // АНРИ. 1996/97. № 3/4. С.74-80. ЕЕЭ
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ -
Коршунов Геннадий Иванович — доктор технических наук, профессор, зав. кафедрой, [email protected],
МироненковаНаталья Александровна — кандидат технических наук, доцент, [email protected],
Кабанов Евгений Игоревич — аспирант, [email protected], Национальный минерально-сырьевой университет «Горный».
UDC 622.874:502.55
RADON HAZARD TO INHABITANTS AND COAL MINES STUFF OF KUZBASS REGION
Korshunov Gennadiy Ivanovich, d.e.s., Professor, head of the Department of industrial safety, e-mail: [email protected], National mineral resources university «University of Mines», Russia, Mironenkova Natalya Aleksandrovna, Ph.D., Associate Professor, [email protected], National mineral resources university «University of Mines», Russia,
Kabanov Evgeniy Igorevich, postgrad.student, [email protected], National mineral resources university «University of Mines», Russia.
Kuzbass region refers to areas with high level of natural radiation,which dangerous due to abnormally-high radon exhalation intensity. Radon effects on the body, in terms of cancer incidence, equated to the effects of highly toxic carcinogens, which have similar damaging effects. In the Kemerovo region were reported cases of hygienic standards excess of equivalent equilibrium volume activity (EEVA) of radon in indoor air and underground coal mines air. This action leads to excess radiation and has a negative impact on the morbiditydynam-ics. The causes of high rate radon emanations are the high natural radionuclides content in the subsurface discontinuities andbreaks of rocks continuity. Special attention should be paid to the coal mines, located in areas with radon exhalation anomalies, because the radon EEVA levels in deadlock mining galleries and in galleries with insufficient air change rate may be repeatedly exceeded than the standard values. So, there is a need to develop and implement measures aimed at ensuring radiation safety of coal mines.
Key words:radon, Kuzbassregion, Kemerovo region, lung cancer, coal mines, exposure of staff, uranium.
REFERENCES
1. Tarzanov I. Itogi raboty ugol'noj promyshlennosti Rossii za 2013 god (Results of the work of the coal industry of Russia 2013) // Zhurnal Ugol'. [Jelektronnyj resurs]. URL: http://www.ugolinfo.ru/ itogi2013all.html (data obrashhenija: 27.11.14).
2. Rybak L. V. Jekologija urbanizirovannyh territorij Kuzbassa (Ecology of urbanized territories of Kuzbass) /L.V. Rybak. Preprint. Moscow: Gornaja kniga, 2013. 10 p.
3. Leontjuk A.V. Patomorfologicheskij i immunologicheskij analiz raka legkogo v jeko-logicheskih uslovijah Kuzbassa (Pathological and immunological analysis of lung cancer in
the ecological conditions of the Kuznetsk basin): Avtoref.dis...kand.med.nauk. Novosi-birsk,2007. 22 p.
4. Doklad o sostojanii zdorov'ja naselenija i organizacii zdravoohranenija po itogam de-jatel'nosti organov ispolnitelnoj vlasti sub#ektov Rossijskoj Federacii za 2013 god (Report on the health status and health care organizations in the results of activity of Executive authorities of subjects of the Russian Federation for 2013) / Ministerstvo zdravoohranenija Rossijskoj Federacii.
5. Ovsejchuk V.A., Krylov D.A., Sidorova G.P. Radioaktivnost' uglej i produktov ih szhiganija (Radioactivity of coal and the products of their combustion) // Informacionnoe agentstvo «PRoAtom». [Jelektronnyj resurs]. URL: http://www.proatom.ru/modules.php?file= print&name= News&sid=4326 (data obrashhenija: 27.11.14).
6. Bekman I.N Radon: vrag, vrach i pomoshhnik (Radon: the enemy, the doctor and assistant). Kurs lekcij // Sajt prof. Bekmana Igorja Nikolaevicha. [Jelektronnyj resurs]. URL: http://profbeckman.narod.ru/rad.files/Rad2SS.pdf (data obrashhenija: 28.11.14).
7. Ershov V.V. Metallonosnost' uglej Kuzneckogo bassejna (Metal bearing ability of the Kuznetsk coal basin): Avtoref. dis...kand.geolog.-mineral..nauk. Tomsk, 2000. 26 p.
8. Kirenberg A.G. Razrabotka metoda obnaruzhenija ochagov samovozgoranija uglja po vydeleniju radona (Development of a method of detection of foci of spontaneous combustion of coal radon): Avtoref. dis.kand.tehn.nauk. Kemerovo, 2001. 31 p.
9. Makarov O.A. Sovremennye aspekty gigienicheskoj ocenki opasnosti radona dlja naselenija (Modern aspects of hygienic assessment of risk for radon population): Avtoref. dis.dokt.med.nauk. Irkutsk, 2000. 46 p.
10. Sorokina N.V. ¡zuchenie regional'no-fonovoj radiacionnoj situacii s primeneniem dozimetrii i issledovanij soderzhanija prirodnyh i tehnogennyh radionuklidov v materialah i produktah Kuzbassa (The study of regional background radiation situation with the use of dosimetry and research content of natural and technogenic radionuclides in materials and products of the Kuznetsk basin): Avtoref. dis.kand.tehn.nauk. Kemerovo, 2006. 20 p.
11. Zakljuchenie Gosudarstvennoj sanitarno-jepidemiologicheskoj sluzhby Rossijskoj Federacii «Ocenka individual'nogo i kollektivnogo riskov vozniknovenija stohasticheskih jef-fektov po Kemerovskoj oblasti za 2011 god».
12. Druzhinin V.G. Hromosomnye narushenija u naselenija krupnogo promyshlen-nogo regiona: prostranstvenno-vremennoj citogeneticheskij monitoring (Chromosomal disorders in the population of large industrial region: spatio-temporal cytogenetic monitoring): Avtoref. dis.dokt.biol.nauk. Moscow, 2003. 44 p.
13. Mihnev I.P. Fonovoe obluchenie naselenija i metody zashhity ot prirodnyh radionuk-lidov v pomeshhenii (Background exposure of the population and methods of protection from natural radionuclides in the room): Avtoref. dis.kand.tehn.nauk. Volgograd, 2000. 26 p.
14. Stas' G.V. Metodika rascheta kolichestva vozduha dlja ochistnyh i podgotovitel'nyh uchastkov shaht Podmoskovnogo bassejna po radonovydeleniju (Method of calculating the amount of air for cleaning and preparatory mine areas Moscow basin on radionavigation): Avtoref. dis.kand. tehn. nauk. Tula, 2006. 22 p.
15. Faktorovich O.N. Prognoz dinamiki gazoobmena na ochistnyh i podgotovitel'nyh uchastkah ugol'nyh shaht dlja rascheta kolichestva vozduha (Forecast of the dynamics of gas exchange in wastewater treatment and preparatory areas of coal mines for the calculation of air quantity): Avtoref. dis.kand.tehn.nauk. Tula, 2009. 22 p.
16. Michalik B., Wysocka M., Scubacz K., Chalupnik S. Melnikow A. Enhanced natural radioactivity in polish hard coal mining industry (Enhanced natural radioactivity in polish hard coal mining industry) // Survey of the impact of enhanced natural radioactivity on human and natural environments. [Jelektronnyj resurs]. URL: http://www.porano.gig.eu/ files/file/PORANO/ multimedia/ENHANCED.pdf (data obrashhenija: 28.11.14).
17. Terent'ev M.V., Terent'ev R.P. Urovni obluchenija shahterov neuranovyh shaht Rossii (The levels of exposure of miners neuronova mines of Russia) // ANRI. 1996/97. No 3/4. pp.74-80.
