Результаты контроля радона в жилых домах вблизи разработки Шкурлатовского месторождения гранита

Зарубежные и отечественные исследования V. Moreno и соавт. (2018), O. Oladapo и соавт. (2022), В.А. Карпина (2020) показывают, что 222Rn в помещениях является наиболее значимым природным источником ионизирующего излучения для населения, и, по различным оценкам, может составлять от 30 до 90% вклада в суммарную дозу облучения населения в зависимости от совокупности геологических и геофизических признаков, способствующих повышению уровня его содержания в объектах окружающей среды: конкретных типов грунтовых пород, климата, сейсмической активности территории, разрывных нарушений, формирующих выходы радона на земную поверхность [1-4].

Клепиков О.В. * – проф. каф., д.б.н., проф. ФГБОУ ВО «ВГУ», программист ФБУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в Воронежской области»; Стёпкин Ю.И. – гл. врач, д.м.н., проф. ФБУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в Воронежской области», зав. каф. ФГБОУ ВО ВГМУ им. Н.Н. Бурденко»; Епринцев С.А. – доцент каф., к.геогр.н. ФГБОУ ВО «ВГУ»; Кузмичев М.К. – зав. лаб., к.м.н. ФБУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в Воронежской области», доцент каф. ФГБОУ ВО ВГМУ им. Н.Н. Бурденко.

Изотоп радона – торон (220Rn), несмотря на более высокий дозовый коэффициент, представляет гораздо меньшую радиологическую проблему. По данным Научного комитета ООН по действию атомной радиации (UNSCEAR), среднемировая эквивалентная равновесная объёмная активность (ЭРОА) торона в воздухе помещений составляет 0,2-0,3 Бк/м3 и 0,1 в атмосферном воздухе, что даёт годовую дозу 0,101 мЗв в противовес дозе за счёт радона в 1,146 мЗв, т.е. разница составляет более одного порядка величины [5]. Наличие месторождений гранита может являться фактором увеличения уровня содержания радона в жилых домах, расположенных вблизи таких мест. Уровни содержания радона зависят как от радиологических характеристик гранита, так и от свойств вышележащих грунтов и мощности пластов.

Анализ публикаций в крупнейшей базе PubMed по поисковому запросу «гранит и радон (granite and radon)» и ограничением даты публикаций за последние 5 лет (2019-2023 гг.) свидетельствует о том, что исследования по изучению интенсивности выделения радона в зонах влияния разрабатываемых гранитных месторождений, так же непосредственно из гранита как строительного материала, не потеряли своей актуальности. В частности, в статье A.M. Ruppert и со-авт. (2020) указывается, что факторами риска развития рака лёгких (после ведущего из них – курения) являются факторы окружающей среды, такие как радон, выделяющийся из земных пород, в том числе содержащих гранит [6]. По данным ВОЗ, радон также является второй по значимости причиной возникновения рака лёгкого после табакокурения [7]. Увеличение объёмной активности (ОА) радона в почвенном газе на территориях гранитных месторождений показано в исследованиях H. Nuhu и соавт. (2021), проведённых в штате Перак в Малайзии; C.G. Poojitha и соавт. (2020), проведённых в окрестностях гранитного холма Нанди-Хилс в округе Чиккабаллапур штата Карнатака в Индии [8, 9]. Повышенная ОА радона выявлена в исследованиях D. Kim и соавт. (2022) в метрополитене Сеула (Южная Корея) на станциях, расположенных в гранитной породе, по отношению к другим подземным станциям [10].

Общеизвестно также, что строительные материалы, в том числе содержащие гранит, подвергаются радиационному контролю, для чего в мире используются различные показатели (индекс активности, радиевый эквивалент, эффективная удельная активность). По результатам исследований S. Frutos-Puerto и соавт. (2020), в случаях применения некоторых гранитов в строительных материалах, производимых на Пиренейском полуострове (Португалия и Испания), годовая эффективная доза от выделений радиоактивных элементов была выше годового референтного уровня для населения, рекомендованного Европейскими стандартами (1 мЗв/год) [11]. P. Kuzmanović и соавт. (2022) в своём исследовании напольных покрытий (бетонная стяжка, гранитная и керамическая плитки), проведённом в Сербии, указывает на то, что наличие гранита в составе материалов увеличивает выделение радона в воздух помещения [12]. В работе O.M. Oni и соавт. (2022) представлены результаты исследований ОА радона в помещениях: исследованы 132 офиса и 60 аудиторий учебных учреждений в Нигерии, и установлено, что максимум ОА радона (64,3±1,7 Бк/м3) регистрировался в зданиях, построенных из материалов на гранитной основе [13].

Таким образом, по материалам обзора научной литературы исследования по оценке потенциальной опасности радона как канцерогенного фактора в жилых домах не потеряли своей значимости и актуальности. По данным о публикациях крупнейшего отечественного портала «Электронная научная библиотека» (критериями поиска публикаций являлись ключевые слова «Павловскгранит», «Шкурлатовское месторождение», «Павловск Неруд» + «радон» или «радиологическое» или «радиационное» без учёта морфологии слов, за весь период, по всем типам публикаций, включая поиск в названии, аннотации, ключевых словах), непосредственно вблизи Шкурлатовского месторождения гранита проводилось лишь два целевых радиологических исследования О.В. Бондарчук и Т.Н. Ждановой (2017), рассматривавших вероятностное влияние радиационного фактора вблизи разработки этого месторождения на экосистемы [14, 15]. Учитывая материалы обзора данных научных публикаций по изучаемому вопросу, а также фактическое отсутствие исследований по избранной теме вблизи Шкурлатовского месторождения гранита, задача по оценке результатов радонового контроля в жилых домах на данной конкретной территории является актуальной.

Цель работы – оценка радиационной и канцерогенной опасности, связанной с присутствием радона в жилых домах вблизи разработки Шкурлатовского месторождения гранита. Для достижения цели решались следующие задачи исследования: 1) анализ фондовых данных ФБУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в Воронежской области» о содержании радона в жилых зданиях за период 2017-2022 гг. в Павловском районе Воронежской области (административной территории, где расположено Шкурлатовское месторождение гранита) в сравнении с другими административными территориями региона; 2) обоснование дополнительных точек измерения ОА радона в жилых помещениях, расположенных в населённых пунктах непосредственно приближенных к месту разработки Шкурлатовского месторождения гранита, и проведение измерений; 3) анализ заболеваемости населения раком трахеи, бронхов, лёгкого (число зарегистрированных случаев на 100 тыс. населения) на территориях, различающихся по величине годовых доз облучения населения за счёт ингаляции изотопов радона.

Материалы и методы

Исследование выполнено на базах радиологической лаборатории ФБУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в Воронежской области» и кафедры геоэкологии и мониторинга окружающей среды Воронежского государственного университета. Измерение ОА радона проводилось методом пассивного экспонирования сорбционных колонок в течение 6 сут, а накопленная активность радона в активированном угле далее определялась по гамма-излучению его дочерних продуктов распада с помощью сцинтилляционного гамма-спектрометра (установка спектрометрическая МКС-01А «МУЛЬТИРАД») в соответствии с положениями «Методики измерений средней за время экспозиции объёмной активности радона в воздухе жилых и служебных помещений» (НТЦ «НИТОН», 1993). За период 2017-2022 гг. измерения ОА радона проводились 4 раза в год (по сезонам).

Для оценки воздействия радона на население использованы показатели среднегодовой ЭРОА изотопов радона (Бк/м3) в жилых зданиях трёх типов (деревянные, каменные одноэтажные, каменные многоэтажные) и средние эффективные годовые дозы облучения населения за счёт ингаляции изотопов радона, присутствующего в воздухе жилых помещений (мЗв/год).

Значение среднегодовой ЭРОА изотопов радона определялось расчётным методом с использованием алгоритмов программного обеспечения Единой системы контроля индивидуальных доз (ЕСКИД) [16]. При этом ЭРОА радона в воздухе рассчитывалось по результатам измерений ОА радона по формулам, приведённым в пп. 6.3-6.5 МУ 2.6.1.2838-11 «Радиационный контроль и санитарно-эпидемиологическая оценка жилых, общественных и производственных зданий и сооружений после окончания их строительства, капитального ремонта, реконструкции по показателям радиационной безопасности». При обработке статистических данных в системе

ЕСКИД формы № 4-ДОЗ «Сведения о дозах облучения населения за счёт естественного и тех-ногенно изменённого радиационного фона» использовано значение среднегодовой ЭРОА изотопов радона (т.е. с учётом ЭРОА торона). Для пересчёта измеренных значений ОА радона в значения ЭРОА радона использовался коэффициент F Rn , характеризующий сдвиг радиоактивного равновесия между радоном и его короткоживущими дочерними продуктами распада в воздухе. Значение F Rn принимали равным 0,5.

В мае-августе 2023 г. проведены дополнительные измерения ОА радона, присутствующего в воздухе жилых помещений домов (1 этаж, жилые комнаты), расположенных в близлежащих к Шкурлатовскому месторождению населённых пунктах (17 жилых домов, 42 измерения). От жителей домов получали добровольное и осознанное согласие на проведение измерений.

Заболеваемость населения раком лёгкого (женщины и мужчины) анализировалась по данным статистической формы № 7 «Сведения о злокачественных новообразованиях» за 2017-2022 гг. (число зарегистрированных случаев на 100 тыс. населения) с расчётом среднего многолетнего уровня, ошибки среднего значения, оценки достоверности различий средних величин по отношению к областным данным и территории сравнения, на которой отсутствуют разработки полезных ископаемых.

Полученные значения ЭРОА изотопов радона в воздухе помещений разных видов зданий статистически обработаны с расчётом средних значений показателей (M), ошибки средних значений (т = ст/^rt) , определением интервала от минимального до максимального значения. Статистическая обработка проводилась в программном продукте LibreOffice Calc пакета LibreOffice 7.5.4. Для оценки статистической значимости различий средних величин показателей по территориям использовался критерий Стьюдента (t) при вероятности статистической ошибки вывода 5% (p<0,05).

Результаты исследования

Территориальной особенностью Павловского района по сравнению с остальными 32 муниципальными образованиями Воронежской области является наличие крупнейшего в Европейской части России Шкурлатовского месторождения гранита с исследованным объёмом запасов 613,5 млн м3, которое в настоящее время разрабатывает АО «Павловск Неруд».

При анализе данных за 2017-2022 гг. установлено, что в целом по Воронежской области интервал значений среднегодовой ЭРОА изотопов радона (мин. – макс.) в деревянных домах составил от 8,0 до 69,3 Бк/м3, каменных одноэтажных – от 9,4 до 48,1 Бк/м3, каменных многоэтажных – от 10,0 до 70,0 Бк/м3. При этом средние арифметические значения ЭРОА изотопов радона в зависимости от вида зданий статистически значимых различий (p<0,05) не имеют (табл. 1).

В Павловском районе Воронежской области (районе разработки гранитных месторождений) исследования в деревянных зданиях не проводились. Максимальное значение среднегодовой ЭРОА изотопов радона в каменных одноэтажных зданиях – 47,2 Бк/м3, в каменных многоэтажных – 43,7 Бк/м3. Средние значения среднегодовой ЭРОА изотопов радона 21,6±5,3 и 28,2±4,3 Бк/м3 соответственно.

Интервал средних индивидуальных эффективных годовых доз облучения населения за счёт ингаляции изотопов радона, присутствующих в воздухе жилых помещений, по административным районам Воронежской области варьируется от 0,773 до 4,455 мЗв/год, при среднем значении показателя 1,770±0,054 мЗв/год. Из 33 административных территорий Воронежской области наиболее неблагополучной территорией по данному показателю является Эртильский район, наиболее благополучным – Грибановский район и между ними имеются статистически значимые различия средних величин 2,760±0,542 и 1,020±0,139 мЗв/год соответственно при p<0,05.

Объём исследований и среднегодовая ЭРОА изотопов радона в жилых зданиях за 2017-2022 гг.

Таблица 1

Показатель	Тип зданий
	деревянные	каменные одноэтажные	каменные многоэтажные
Воронежская область
Число обследованных домов Число измерений Интервал среднегодовой ЭРОА изотопов радона (мин. – макс.), Бк/м3 Среднее значение среднегодовой ЭРОА изотопов радона, Бк/м3 (M ± m)	178 1768 8,0 – 69,3 23,0 ± 1,2	520 3717 9,4 – 48,1 22,9 ± 0,7	1638 12391 10,0 – 70,0 24,2 ± 0,7
Павловский район (район разработки гранитных месторождений)
Число обследованных домов Число измерений Интервал среднегодовой ЭРОА изотопов радона (мин. – макс.), Бк/м3 Среднее значение среднегодовой ЭРОА изотопов радона, Бк/м3 (M ± m)	Исследования ФБУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в Воронежской области» не проводились	12 98 11,5 – 47,2 21,6 ± 5,3	24 382 17,9 – 43,7 28,2 ± 4,3

Район разработки гранитных месторождений (Павловский район) по показателю средней индивидуальной эффективной годовой дозы облучения населения за счёт ингаляции изотопов радона также имеет статистически значимые различия (p<0,05) по отношению к наиболее благополучной территории. Однако среднее значение показателя 1,964±0,288 мЗв/год в 1,4 раза ниже, чем на наиболее неблагополучной территории (2,760±0,542 мЗв/год) – табл. 2.

Таблица 2

Средние индивидуальные эффективные годовые дозы облучения населения за счёт ингаляции изотопов радона, присутствующих в воздухе жилых помещений, мЗв/год

Показатель	Административная территория
	Воронежская область	Грибановский район (наиболее благополучный)	Эртильский район (наиболее неблагополучный по годовым дозам облучения населения за счёт ингаляции изотопов радона)	Павловский район (район разработки гранитных месторождений)
Интервал (мин. – макс.) Среднее значение (M±m)	0,773 – 4,455 1,770±0,054	0,811 – 1,534 1,020±0,139	1,547 – 4,455 2,760±0,542*	1,167 – 2,639 1,964±0,288*

* Статистически значимое различие средних величин по отношению к благополучному району при p<0,05.

Оценка заболеваемости населения на обследуемых административных территориях Воронежской области раком трахеи, бронхов и лёгкого показала, что в районе разработки Шкурлатов-ского гранитного месторождения, по отношению к наиболее благополучному району по годовым дозам облучения населения за счёт ингаляции изотопов радона, статистически значимые различия средних многолетних уровней заболеваемости не выявлены (табл. 3).

Отсутствие статистически значимых различий в показателях заболеваемости населения можно объяснить тем, что средние индивидуальные эффективные годовые дозы облучения населения за счёт ингаляции изотопов радона, присутствующих в воздухе жилых помещений, находятся примерно на среднерегиональном уровне. Также следует отметить, что доминирующими причинами заболеваемости являются другие факторы лёгочного канцерогенеза и, в част- ности, курение.

Таблица 3

Средний многолетний уровень заболеваемости населения раком трахеи, бронхов и лёгкого (число случаев на 100 тыс. населения)

Пол	Административная территория
	Воронежская область	Грибановский район (наиболее благополучный по годовым дозам облучения населения за счёт ингаляции изотопов радона)	Эртильский район (наиболее неблагополучный по годовым дозам облучения населения за счёт ингаляции изотопов радона)	Павловский район (район разработки гранитных месторождений)
Мужчины	91,50±3,68	79,8±6,21	152,09±19,58*	62,00±8,78
Женщины	15,11±1,10	12,61±4,42	18,38±8,95	11,80±3,57

* Статистически значимое различие средних величин по отношению к благополучному району при p<0,05.

Для уточнения данных о влиянии близости разработки гранитного месторождения на ОА радона в жилых домах нами проведены дополнительные измерения в трёх населённых пунктах, которые наиболее близко расположены к карьеру.

Добычу и переработку гранитов Шкурлатовского месторождения осуществляет АО «Павловск Неруд». Деятельность предприятия осуществляется на двух производственных объектах: в карьере и на дробильно-сортировочном заводе, которые располагаются на смежных промышленных площадках. Вокруг промышленных площадок установлена единая санитарно-защитная зона. Карьер и завод занимают площадь 1111,5 га. В карьере производится добыча гранитов открытым способом. Ближайшие территории жилой застройки – поселок Шкурлат 3-й (число жителей – 450 человек), село Гаврильские сады (98 человек) и село Преображенка (62 человека). Жилой фонд сёл представлен одноэтажными каменными и деревянными домами с приусадебными участками. Многоэтажные жилые дома отсутствуют. Наименьшие расстояния от границы промплощадки предприятия до жилых зон в посёлке Шкурлат 3-й – 46 метров в юго-восточном направлении (ул. Центральная, 2); в с. Гаврильские сады – 539 м в северном направлении (одноэтажный жилой дом с приусадебным участком), в с. Преображенка – 385 м в восточном направлении (одноэтажный жилой дом с приусадебным участком).

Результаты проведённых в мае-августе 2023 г. измерений ОА радона в жилых домах, расположенных в непосредственной близости от Шкурлатовского месторождения гранита, с последующим расчётом среднегодовой ЭРОА изотопов радона, свидетельствуют, что интервал данного показателя в деревянных домах составляет от 9,2 до 35,5 Бк/м3, каменных – от 9,4 до 41,4 Бк/м3. Максимальные значения показателей ниже, чем максимальные значения на территории Павловского района (табл. 4).

Таблица 4

Объём исследований и среднегодовая ЭРОА изотопов радона в жилых домах вблизи разработки гранитного карьера

Показатель	Тип зданий
	деревянные	каменные одноэтажные
Число обследованных домов Число измерений Интервал среднегодовой ЭРОА изотопов радона (мин. – макс.), Бк/м3 Среднее значение среднегодовой ЭРОА изотопов радона, Бк/м3 (M±m)	7 17 9,2 – 35,5 21,2±2,0	10 25 9,4 – 41,4 21,9±1,8

Обсуждение результатов

Отличие наших исследований от других заключается в том, что они впервые выполнены в жилых домах, которые наиболее близко расположены к месту разработки Шкурлатовского месторождения гранита. Официальные статистические данные по Павловскому району свидетельствуют об отсутствии неблагоприятного влияния радона в жилых домах на онкологическую заболеваемость раком трахеи, бронхов и лёгкого. Такой результат связан с относительно низкими значениями среднегодовой ЭРОА изотопов радона, которые в период 2017-2022 гг. в Павловском районе не превышают 47,2 Бк/м3, а по результатам измерений в жилых домах вблизи карьера (2023 г.) не превышают 41,4 Бк/м3. Также следует отметить, что добываемый в Шкурлатовском месторождении гранит относится к I классу строительных материалов по классификации НРБ-99/2009 и неблагоприятного влияния на увеличение ОА радона по отношению к региональному фону в зданиях близлежащих населённых пунктов (в том числе построенных из аналогичных материалов I класса) он оказывать не может.

Вместе с тем, за рубежом и на территории Российской Федерации имеются месторождения гранита, вблизи которых отмечаются высокие показатели ОА радона в воздухе зданий. В частности, в материалах статьи А.Н. Злобиной и соавт. (2019) указывается, что в пределах региона Овернь (Франция) расположены урансодержащие граниты (Де Бовуар). В результате процессов корообразования на этих гранитах формируются почвы и инфильтруются подземные воды, наследующие естественные радиоактивные элементы, что приводит к высоким показателям ОА радона (до 300 Бк/м3) в помещениях зданий [17].

Кроме того, как показывают исследования В.Е. Абрамова (2020), М.И. Автушко и соавт. (2021), М.В. Жуковского и соавт. (2021) закономерности накопления радона в жилых помещениях зависят от многих факторов: применяемых строительных материалов, глубины фундамента, этажности, режима вентиляции и проветривания помещений, а, в случае одноэтажных каменных и деревянных домов, временная вариабельность ОА радона в гораздо большей степени зависит от метеорологических условий и режима эксплуатации помещений [18-20]. Следует справедливо заметить, что эти факторы вносят неопределённости в результаты оценки среднегодовой ЭРОА изотопов радона в конкретный момент времени и в конкретном строении, поскольку нами проведены разовые измерения. Однако нами не выявлено значительных отличий величины среднегодовой ЭРОА изотопов радона в близко расположенных к гранитному карьеру жилых домах от региональных данных, а также опасных для состояния здоровья уровней воздействия.

Перспективным направлением анализа информации также является использование географических информационных систем для картографирования уровней воздействия радонового фактора. Например, такой подход с использованием ГИС-технологий применён E. Baptista и соавт. (2023) в Анголе [21], Л.А. Межовой и соавт. (2022) для регионов России [22].

Сопоставляя полученные нами результаты с нормативом, принятым в России (200 Бк/м3), а также то, что по Воронежской области за 2019-2023 гг. среднегодовая ЭРОА изотопов радона не превышала 70 Бк/м3, можно говорить об отсутствии канцерогенной опасности, обусловленной воздействием изучаемого фактора.

В связи с относительно низкими значениями показателей на ряде территорий Российской Федерации, ведущими специалистами ФБУН Санкт-Петербургский научно-исследовательский институт радиационной гигиены им. профессора П.В. Рамзаева, высказывается предложение об установлении региональных референтных уровней содержания радона в воздухе помещений ниже федерального гигиенического норматива [23]. Однако, на данный момент в нормативноправовой базе РФ отсутствует такая концепция как «ситуации облучения», поэтому вести речь об «оптимизации радиационной защиты населения в ситуации существующего облучения» и «установлении региональных референтных уровней» преждевременно, в том числе, опираясь на результаты обработки региональных данных из системы ЕСКИД и дополнительно инициативно выполненные 42 измерения ОА радона в трёх населённых пунктах.

Также следует отметить, что радоновый фактор может воздействовать на население не только через воздушную среду, но и водную, что показано в ряде работ [24-26]. В этой связи перспективным является расширение тематики исследований по радону в районе Шкурлатов-ского месторождения гранита, а именно, по изучению радона и продуктов его распада в воде подземных источников, тем более, что водоснабжение населения Павловского района Воронежской области осуществляется только из подземных источников.

Выводы

Результаты оценки радиационной и канцерогенной опасности, связанной с присутствием радона в жилых домах вблизи разработки Шкурлатовского месторождения гранита, показали, что интервал среднегодовой ЭРОА изотопов радона в деревянных домах составляет от 9,2 до 35,5 Бк/м3, в каменных одноэтажных – от 9,4 до 41,4 Бк/м3, при средних показателях 21,2±2,0 и 21,9±1,8 Бк/м3, что не отличается от данных по Павловскому району Воронежской области.

Оценка заболеваемости населения раком трахеи, бронхов и лёгкого показала, что в районе разработки Шкурлатовского гранитного месторождения (Павловский район) отсутствуют статистически значимые различия среднего многолетнего уровня заболеваемости по отношению к наиболее благополучному на территории Воронежской области району (Эртильский район) по величине индивидуальных эффективных годовых доз облучения населения за счёт ингаляции изотопов радона. Таким образом, можно сделать вывод об отсутствии достоверного влияния разработки месторождения гранита на онкологическую заболеваемость жителей (рак трахеи, бронхов, лёгкого).

Исследование выполнено за счёт гранта Российского научного фонда № 20-17-00172П,