Исследование распределения уровней радона по высоте зданий

Традиционно считается, что высокие уровни радона имеют место только на нижних этажах зданий. Исследования распределения уровней радона по высоте зданий в Луганском универентете имени Тараса Шевченко показали высокие уровни радона на верхних этажах зданий. Это может быть объяснено переносом радона конвективными потоками внутри здания Необходимо отметить. что радон. имеющий порядковый номер в таблице Менделеева 86 и атомный вес наиболее стабильного изотопа 222. период полу распада 3.8 суток, представляет из себя бесцветный газ без кшаха и практически очень сложен в определении Именно поэтому его опасность часто недооценивастся. Исходя из этого, требу ются специальные приборы и методики, а также специально обученный персонал исследователей Накапливаясь в жилых и служебных помещениях он представляет существенную угрозу здоровью и жизни населения. Именно поэтому исследование радоновой опасности чрезвычайно актуально Большую часть годовой дозы облу чения от источников ионизирующего излучения человек получает в закрытых помещениях где основным доюобразующим фактором (более 50% суммарной дозы) выступают дочерние продукты распада радона На данный момент облучение дочерними продуктами распада радона в помещениях официально признано второй по тяжести после курения причиной смертности от рака легкого. При определенной комбинации геофизических особенностей территории с конструктивными особенностями зданий и сезонными изменениями климатических параметров концентрации радона в воздухе помещений могут во много раз превышать уровни, установленные Нормами радиационной безопасности Поэтому проведение мероприятий по уменьшению уровнен радона в жилых и служебных помещениях является самым эффективным методом снижения коллективной дозы облучения, гем более, что снижение концентрации радона к сто дочерних продуктов распада может быть получено при реализации достаточно простых мероприятий, нс требующих больших затрат. средств и времени

Ключевые слови радон, распределение, высота, дочерние продукты распада (ДПР), эквивалентная равновесная объемная активность (ЭРОА).

11 is traditionally considered that the high levels of radon lake place only on the ground floors of buildings. Researches of radon lex els distribution in the Luhansk Taras Slicvchcnko university show high radon lex els on the overhead floors of buildings. It can be explained by the transfer of radon by air streams into buildings. It should be noted that radon having a sequence number 86 in the periodic table and the atomic weight of the most stable isotope 222. tlic lialf-lifc of 3.8 day s and is a colorless, odorless gas and is practically very difficult to define. On this basis, и requires special equipment and techniques, as well as specially trained staff of rcscarcliers That is why tlic danger is often underestimated. While accumulating in accommodation and service spaces it represents a significant threat to tlic health and fixes of the population Thal is why ihc study of radon danger is extremely important Most of tlic annual dose from sources of ionizing radiation a person rcccixcs in enclosed spaces, where the main dose-forming factor (more than 50% of tlic total dose) are the daughter products of radon decay. At the time of exposure to radon decay daughter products in premises officially recognized Ilie severity of the second cause of death after smoking on lung cancer When a certain combination of geophysical characteristics of tlic area with the design of the buildings and tlic seasonal changes of climatic parameters of radon in indoor air can be many times the levels set Radiation

Safety Standards. Thcrdore. с urn i ill: out measures to reduce nidem кз els іл homes and olTiccs is the tnos-L еПесііхс method of reducing the collective dose, the more iluit reducing the сопсспшиіст о Г radon arid daughlcr pnoducls of its dcctn in llic order can be obtained b\ implementing rclaliscls simple measures that do not require large expenditures of tiiJids and Lllilc.

Ker hwvZv radon,, distribution, liciglu, progeny, equivalent equilibrium volume aclivitv

//ост«м/?вк« мроб: тімгы. При ouchкс радолоопасЕюсти зданий используются геологический и радиационно-гигиенический подходы: первый для определения потенциально опасных зон по данным активности почвенного радона, проницаемости почвы и структуры подстилающей поверх] гости; второй по результатам измерений активности радона в помещениях. И хотя главным показателем является содержание радона в помещениях, окончательная оценка радоноопасности здании возможна только после изучения распределения радона по этажам зданий.

Неравномерность рас11редезte11 ия радона по высоте зданий объясняется его вовлечением в движение воздуха, вызванное । рад не игом температур и давлений, а также конструктивными особенностями строений. Кроме того, на пространственное распределение радона в здании оказывает влияние его ориентация относительно преобладающей ветровой нагрузки и степень герметизации помещений.

Л н<мы t пребыd)'»< на и сел ебомни А. Радоновая тематика в последнее десятиле тие очень популярна в зарубежной научной литературе, но большая часть исследований посвящена изучению временных варн-ацнй уровней радона на определенной территории. Распределения активности по высоте зданий исследуются реже, в этом вопросе доминирует j [Сложение, что облуче-Е । ие ра д() е ] ом п роблема t ес к л ео ч t ітел ь е ю подвалов и первых этажей, хотя встречаются и другие ючки зрения.

Нормы содержания радона в воздухе помещений устанавливаются в единицах эквивалентной равновесной объемной активности О РОА), наряду с которой также используются единицы объем] toil активности (ОА) радона. Эти величины связаны между собой через безразмерный коэффициент равновесия I*":

ЭРОА = Р * ОА

Величина Г определяется условиями воздухообмена в помещении, в [I] для его численной оценки предложен иолином 5-й степени.

= -(),()() Iff 5 + 0,0 IW4 - 0,1 025ff3 + 0,349 Io-2 - 0,7093ff + 0,9784.

j д е а к р а е і юс г ь воздух ообм е і1 а в помещении, час"¹.

Если /■ нс определен л псе рументально, ею принимают равным 0,4 согласно Рекомендациям МКРЗ [2] При условии равновесия между радоном и его ДПР их объемные активности равны между собой С/•" = 1), но в реальных условиях наблюдается сдвиг равЕювесия и Р принимает значения в пределах 0,2-0,8 р]

Всемирной организацией охраны здоровья (ВООЗ) рекомендован национальный контрольный уровень в 100 Бк/м3 [4], при его недостижимое ш уровень не должен превышать 300 Бк/м'. В Украине уровень обязательных действий составляет 50 Бк/м' для строящихся и реконструируе мых зданий и 100 Бк/м1 для эксплуатируемых зданий [5р в России HPE-W09 установлено ереднеіодовос содержание радона не более Ю0 Бк/м1 для строящихся зданий и нс более 200 Бк/м'' - для существующих [6, 7J; аналогичные российским нормы установлены в РБ [8].

В табл и Etc представлены нормы уровней радона в воздухе помещений за рубежом. Если противорадоновые мероприятия не привели к снижению ЭРОА ниже 400 Б к/м', ре ком е 11 ду еге я е іе ре і іроф или рова е і ие помещений иди ограничение пребывания в них людей [9J.

При строительстве нормируется также плотность потока радона (ПИР) с поверхности почвы: в РФ и РБ ле более

80 мБк/(м‘'С) для жилых л служебных здании и 250 мВДм’с) для производственных: в Украине введены іри катсюрнп ра- лоноопясности по НИР не более 25 мБк/(м‘-с); от 25 до 50 мЬк/(м‘-с); от 50 до 75 мБкДьГю) [ 10].

Нормы ЭРОА в воздухе жилых здании, Бк/м'4

Страна	С v щест ву to щ] те чда н і ія	Строящиеся здания	J од принятия норм
Швеция	100	L00	] 984
Дания	200	200	1980
Финляндия	400	LOO	] 986
ПЛА	80		1986
Канада	200		1985
1 ермачия	200		1986
Неликобрнтания	200	50	1987

Исследования в Финляндии показали, что ЭРОА радона в квартирах первых этажей и в одноэтажных домах существенно не отличаю гея, а на остальных этажах активности приблизительно постоянны и не превышают 30% от максимального по зданию [ 11 ]. что объясняется исключительно эманированием из строительных материалов.

Э кс п о н ен ц] гал ьная за в и с и м ость а к-тивносіи радона аг уровня эіажа обнаружена в [12], а лилейная в [13]. В [14] показано, что распределение ЭРОА радона внуіри многоэтажных здании с монолиг-н ы м ф у н да м енто м п (>дч 11 н яется нор мал ь-ному закону, а в зданиях без монолитного фундамента уровни радона для первого этажа в 2,5 раза выше, чем в помещениях верхних этажей. В [15] вообще отменены более высокие уровни радона на верхних этажах, чем на промежуточных, что позволяет говорит ь о сю переносе по зданию.

Исследование многоэтажных здании Лкатеринбурга показало наименее однородные условия поступления радона ла нижних этажах, что объясняется существенным вкладом в общее иосгуилеЕше ею переноса из подпочвенного воздуха [16]. Диффузионный механизм поступления радона преобладает на верхних этажах, а более высокие ЭРОА по сравнению со зданиями, построенным!г до 1989 года, обьясня Ю'гея нс11о.'। ьзованнем мел код j tc■ персных наполнителей несущих конструкций и стеновых материалов [I 7]

При мониторинге жилою фонда Оренбурга установлеЕкх что влияние почвенного радона ограничивается подвалами п первыми этажами, для более высоких этажей ЭРОА определяется выделением из стройматериалов, причем влияние типа материала несущественно [18]. Аналогичные исследования здании Иссык-Кульской области Eie выявили связи уровнен радоеза с этажом измерений для летнего сезона и показали слабую існдсһшпю к уменьшению ЭРОА с увеличением номера этажа для зимнего [19]

Микйм и л череды н. Изучение распределения уровней радона по высоте здании проводилось в трех главных учебных корпусах Луганского университета имени Гараса Шевченко:

• -    № I, возведенном в 1939 году {4 этажа, отсутствие монолите ют о фундамента, материал стен - мергель, без п,о-кольноі о эт ажа);

• -    № 2. возведенном в 1974 году (5 этажей, монолитный фундамент, материал стел силикатный кирпич, учебные аудитории на цокольном этаже);

№ 3, возведенном в 1997 году (5 7 этажей, фундамент. материал стен огнеупорный кирпич, учебные аудитории на цокольном этаже).

Данн ые у ч еб е і ые кор т [ уса образ у ют единый архитектурный ансамбль, то сеть нмеюі общий тин почвы п юофнзнчсскуто структүру подет г і лаю щей поверх ноети. Первый и второй корпуса ориентированы нормально по отношению к доминирующим ветрам восточного направления

Измерение ЭРОА радона в воздухе помещений проводилось на каждом этаже корпусов в 25% аудиторий, сходных по объему, но отличных по качеству герметизации (стеклопакет и деревянные рамы).

Все аудитории на момент проведения измерений не открывались не менее 24 часов, сами измерения проводились на средней высоте расположения органов дыхания Также проводилось по два измерения

ЭРОА радона в коридорах каждого из этажей Всего было проведено два полных цикла исследований высотного распределения уровней радона в теплый и холодный период года.

Измерения ЭРОА радона проводились экспресс-методом с помощью радиометра ДПР радона «АТЛЕШ-1М» (рисунок I) путем прокачки воздуха через фильтр с последующим анализом его активности фильтра Приборная погрешность радиометра не превышала ± 5 Бк/м3

Рисунок I - Радиометр дочерних продуктов радона «АТЛЕІ11-1М»

Ветровая нагрузка на здание учитывалась путем измерения давления внутри и снаружи помещения при помощи метеостанции. параллельно фиксировалась температура воздуха снаружи и в помещении.

Результаты исследований. Па рисунке 2 показано распределение уровней радона по этажам учебных корпусов № 1-3, полученное в результате проведения радиационного мониторинга Сравнительный анализ в 17 случаях из 19 показал более высокие значения ЭРОА в коридорах, чем в закрытых помещениях на данном этаже. Причиной тому может быть различие механизмов поступления радона: в аудитории он поступает только из строительных ма териалов. тогда как в коридоры еще и из почвы под зданием.

Не выявлено снижения уровней радона с увеличением этажа, наоборот, максимальные значения отмечены на верхних этажах Поскольку измерения ЭРОА радона проводились в отопительный сезон, имела место значительная разность температур между верхними и нижними этажами (для корпуса № 3 25,7 °C на седьмом и 18.9 °C на первом).

Поэтому доказанным можно считать факт вовлечения радона в движение конвективных потоков внутри здания

/ горячу _______

106 [53J]

„ 61 Щ

51 6671

38 033

/

2 корту

⁷176 [ГШ]

137[373

*38

Рисунок 2 - Распределение уровней радона по этажам в коридорах и в закрытых помещениях (в прямоугольнике)

Ныводы. Результаты проведенных исследований позволяют сделать следующие выводы:

I Значения ЭРОА радона в учебных корпусах университета сопоставимы с национальным контрольным уровнем для зданий, находящихся в эксплуатации (200 Бк/м'), хотя и не превышаю 1 его.

• 2.    Снижение ЭРОА радона в коридорах учебных корпусов является эффективным мероприятием по уменьшению годовой коллективной дозы облучения сотрудников университета.

• 3.    Наиболее высокие уровни были зафиксированы на самых верхних этажах, что доказываег участие конвективных потоков внутри здания в процессе формирования пространственного распределения ЭРОА радона

• 4.    В холодный период уровни радона в коридорах учебных корпусов значительно превышают уровни в закрытых помещениях данных этажей, что указывает на преобладание механизма поступления из почвы под зданием над эманированием из строительных материалов.

• 5.    Статистический анализ результатов экспериментов показал лог-нормальный характер распределения помещений университета по величине ЭРО.А и нормальное распределение данных помещений по величине МЭД.

• 6    11о результатам измерений средняя геометрическая ЭРОА в отопительный пе

риод в помещениях университета состави-ла 53.3 ± 3.8 Бк/м’

Ли герату ра

• 1.    Трифонова. ТА. Радиационный риск и ущерб здоровью от радонового облучения в помещениях городских зданий / Т А Трифонова. Л А Ширкни И Сборник материалов II юбилейной научно-практической конференции «Экология Владимирского региона». - Владимир. 2008 С 6-19.

• 2.    ICRP Protection against radon-222 at home and work. International Commission on Radiological Protection Publication 65. Pergamon, 1994 - 89 p.

• 3.    Крисюк, Э.М Радиационный фон помещении / Э.М Крисюк. Москва; Энергоатомиздат. 1989. - 119 с.

• 4.    World Health Organization handbook on indoor radon WHO. Geneva, 2009 110 p

• 5    ДБН В 1.4-1 01-97 Система норм и правил снижения уровня ионизирующих излучений естественных радионуклидов в строительстве. Регламентированные радиационные параметры Допустимые уровни. - Киев Государственный комитет Украины ио делам градостроительства и архитектуры. 1997. 2 с.

• 6.    Основные санитарные правила обеспечения радиационной безопасности (ОС-I ІОРБ-99) 2.6 I Ионизирующее излучение, радиационная безопасность СП

  • 2 .6.1. 799-99. - Москва: Минздрав России, 2000. 98 с.

  • 7    Нормы радиационной безопасности (НРБ-99у Гигиенические нормативы СП 2.6.1.758-99. Москва: Центр санитарно-эпидемиологического нормирования гигиенической сертификации и экспертизы Минздрава России, 1999. ] 16 с.

  • 8    ГН 2.6.1.8-127-2000: Нормы радиационной безоиас] юс 111 (Н РБ-2000). Минск^- ] (остановленне Главного государственного санитарного врача PR. 2 5.01.2 000, № 5. -8 9 с.

  • 9    Нормы радиационной безопасности (НРБУ-97). Государственные гигиенические нормативы. - Киев: Комитет по вопросам гигиеническою pci ламснгированин М3 Украины, 1997. 110 с.

• К)    Гупало, ОС I Іідвищсння радіапінноі якості будівнишва жиглових бу ді ведь з урахуванням впливу інновацій-нпх напрямків: авторсф. дне на здобуття науковоти стунеі[я канд. тех. наук. 05.26.01 / ОС Гупало; IІридніпровська державна акадсмін будівнииіва та архһектури. -Днінронетровсък, 2009. 23 с.

• 11       Va 1 m a ri h tt p: Orpd. ox fordj ou rn a I s

  org/con ten 1/152 /1 -3 /146. ab s irac t - corresp-1 T Radon in Finnish apartment buildings / T Valmarihttp:/.^;rpd oxfordjournals org/ content/152/1-3/146.abstract - corresp-1, H. Arvela. H. Reisbacka .7 RuditiL Prot. /Vzswr -2012. № 152 (2 3). Pp 146 149.

• 12.    Сердюкова, A C. Изотопы радона и короткоживущие продукты их распада в природе / АС Сердюкова, ЮТ Kai и панов. - Москва, 1979 - 294 с

• 13    A reel а, Н. Radon prevention in new construction in Finland: a nationwide sample survey in 2009 / H .Arvela, О Holmgren, H. Reisbacka///W/^/. /W D<™r 2010. № 148(4). Pp. 465 474.

• 14    Яковлева. В С Процессы переноса радона в неравновесных средах: автореферат, 01.04 01 ВАК" РФ Яковлева Валентина Ста н 11 сл а во в н а, к а н д і1 дат ф і ізі 1 ко- м атем а -тических наук. - Томск, 2002. - 16 с.

• 15    Кургуз. С.А Влияние физических свойств радона на его распределение внутри здании и помещений / С А. Кургуз // Ра-диоэколоі ия XXI века маіериалы междунар. науч.-Ирак]', конф., Красноярск, 14 16

• 16.    Ярмошенко, И В. Обследование уровней накопления радона в жилых зданиях города Екатеринбурга / И.В. Ярмо-шенко, А Д. Онищенко. М.В. Жуковский /7 Вопросм раРікнрюнном безопасности. 2010. АГЗ{5 9). С. 6 2 69.

• 17.    Жуковский, МВ Определение механизмов и параметров поступления радона в помещение / М В Жуковский, А В Васильев // АНРИ - 2012. - № 1 -С 3-12.

• 18.    Боев, В.М Содержание радона в почве л воздушной среде селитебных зон г. Оренбурга / В М. Боев, А.П. Воробьев, В Н Дунаев .7 Вестиик ОРУ. 2005. - № 5. С 65 67.

• 19.    Тсрмсчикова. Р.Б Результаты радоновых исследований в Иссык-Кульской области Киргизии Р.Ь Термечикова, М II, Жуковский /7 X Между народный экология еск и й сим] юз 1 ty м « У р ал а го м н ы й, Урал промышленный 2002»: тезисы докладов. - Ека теринбург, 200 2. - С 186-188.

мая 2012. - Красноярск: СФУ, 2012. -С 145 150.