Защита жителей домов от влияния радона при эксплуатации здания

Статья посвящена радионуклидам (таким, как радон). В статье рассматриваются причины возникновения радионуклидов и их главные источники. Известно, что основными источниками радионуклидов являются природные (70-80%), но без техногенных факторов радионуклиды не были бы столь опасны, поэтому рассматриваются причины повышения концентрации радионуклидов в окружающей среде, способы их проникновения в здания и сооружения, и выявляются наиболее опасные. Также рассматривается влияние строительных материалов на концентрацию радионуклидов, и выбор наиболее безвредных. На основе всего вышеперечисленного предлагаются защитные меры, которые должны уменьшить концентрацию радионуклидов в помещениях, причем различные меры должны приниматься и на стадии строительства и на стадии эксплуатации.

Содержание

• 1.         Введение47

• 2.         Обзор литературы47

• 3.         Результаты обзора48

Контактный автор:

• 1.    Введение

• 2.    Обзор литературы

В целях обеспечения экологической безопасности градостроительства и повышения эффективности использования территорий все большее внимание уделяется естественной радиоактивности. По данным многочисленных исследований отечественных и зарубежных ученых, основной радиационный фон на нашей планете создается за счет естественных источников излучения, в частности, радона, который составляет значительную часть общей радиационной дозы. Необходимость рассмотрения проблемы радиационной обстановки при строительстве зданий и сооружений становится все более актуальной в силу ужесточения требования к безопасности населения.

Различные аспекты данной проблемы частично рассматривались авторами [1-18].

Актуальной задачей является изучение вопроса защиты населения от влияния природных радионуклидов при строительстве.

Известно, что облучение населения в повседневной жизни формируется за счет трех основных источников излучения: природных, техногенных и медицинских. В условиях отсутствия радиационных аварий вклад природных источников излучения в суммарные дозы облучения населения составляет около 70–80%, а практически вся остальная часть суммарных доз приходится на долю медицинского облучения, поскольку вклад техногенных источников не превышает 1%. Природные источники излучения воздействуют на все население во всех сферах жизнедеятельности независимо от возраста и профессиональной деятельности. Кроме того, в реальной жизни фактически отсутствует верхний предел суммарных доз природного облучения отдельных людей или групп жителей.

Так, среднемировая доза облучения людей за счет всех природных источников излучения составляет около 2,4 мЗв/год при характерном диапазоне доз 1,0–13 мЗв/год. Средняя по России доза природного облучения населения несколько выше и составляет около 3,3 мЗв/год при значительно более широком диапазоне доз по отдельным группам населения. Более того, имеются отдельные субъекты Российской Федерации, в которых средние дозы природного облучения населения близки к 10 мЗв/год, и населенные пункты со средними дозами природного облучения жителей более 10 мЗв/год.

Основной вклад в облучение населения природными источниками излучения вносят короткоживущие дочерние продукты изотопов радона в воздухе помещений (60–70%) и внешнее облучение (20–30%), а на долю остальных приходится до 10% от суммарных доз [1].

Радон – это радиоактивный химический элемент, который образуется в результате распада радия. В нормальных условиях радон – бесцветный инертный газ, значительно тяжелее воздуха. Наиболее стабильный изотоп 222Rn имеет период полураспада 3,8 суток [2,17].

Радон образуется в недрах Земли в результате распада урана, который, хоть и в незначительных количествах, но входит в состав практически всех видов грунтов и горных пород. В процессе радиоактивного распада уран превращается в радий-226, из которого, в свою очередь, и образуется радон-222. Особенно велико содержание урана (до 2 мг/л) в гранитных породах. Соответственно в районах, где преимущественным породообразующим элементом является гранит, можно ожидать и повышенное содержание радона. Радон постепенно просачивается из недр на поверхность, где сразу рассеивается в воздухе, в результате чего его концентрация остается ничтожной и не представляет опасности.

Проблемы возникают в случае отсутствия достаточного воздухообмена, например, в домах и других помещениях. В этом случае содержание радона в замкнутом помещении может достичь опасных концентраций [3,16].

На дозу, обусловленную радоном и дочерними продуктами распада, существенное влияние оказывают радиационные характеристики строительных материалов и почвы под зданием, в меньшей степени радиационные показатели используемой воды и бытового газа. В различных регионах влияние каждого фактора имеет свои особенности, которые зависят от геологического строения, концентрации радиоэлементов в породах, почвах, подземных водах, коэффициента эманирования, наличия разломов [4,14.] Также, в условиях мегаполисов уровень техногенных вибраций, возбуждаемых в геологической среде (например, наземным и подземным транспортом), значительно увеличивает интенсивность выхода в атмосферу естественных газовых потоков. Так, по оценкам, проведенным в 1998 г. в центре Москвы, эксхаляция (выход) водорода (равно как и радона) в дневные часы почти в 3 раза превышал уровень эксхаляции его в ночное время (сразу же после 2 ч ночи), когда прекращается движение электропоездов в метро. Причем кривая эксхаляции водорода ведет себя абсолютно синхронно поведению кривой сейсмоэмиссионного шума [5].

Как видно из рисунка 1 [4], путями проникновения радона в здание могут стать практически любые неплотности в оболочке здания, расположенные ниже уровня земли: трещины в перекрытиях, открытые

Construction of Unique Buildings and Structures, 2015, №10 (37)

участки почвы в подвальном помещении или подпольном пространстве, вводы труб и коммуникаций, стыки между плитами и блоками и т.д.

Рис.1 Основные источники и пути проникновения радона в здания:

• 1    — почва под зданием; 2 — строительные материалы; 3 — вода из подземных источников; А — трещины в бетонных перекрытиях; Б — пространство за облицовочной стеной, установленной на неперекрытом фундаменте из полых блоков; В — поры и трещины в бетонных блоках фундамента; Г -соединения между полом и стеной; Д — открытая почва; Е — швы между блоками фундамента, заполненные раствором; Ж — плохо изолированные вводы труб и коммуникаций; З — открытые торцы пустотелых блочных стен

  По оценкам исследований, скорость поступления радона в одноэтажный дом составляет 20 Бк/м3 час, при этом вклад бетона и других стройматериалов в эту дозу составляет всего 2 Бк/м3 час. Содержание радиоактивного газа радона в воздухе помещений определяется содержанием в стройматериалах радия и тория. Применение в производстве стройматериалов с использованием безотходных технологий сказывается на объёмной активности радона в помещении. Использование кальций – силикатных шлаков, полученных при переработке фосфатных руд, пустых пород из отвалов обогатительных фабрик уменьшает загрязнение окружающей среды, удешевляет производство стройматериалов. Особенно высокой удельной активностью обладают блоки из фосфогинса, квасцовых глинистых сланцев. С 1980 г. производство такого газобетона прекращено из - за высокой концентрации радия и тория [6,14].

• 3.    Результаты обзора

Содержание радона наблюдается в любой воде, омывающей породы даже с низким содержанием радия. Растворённый в воде радон представляет существенную угрозу для здоровья людей. Вместе с водой радон попадает в пищеварительную систему человека, вызывая внутреннее облучение. При кипячении воды радон практически весь деэманирует и поступает в организм ингаляционным способом. При норме расхода воды одним потребителем в местах с повышенной концентрацией радона в воде составляет 250 л/ сут, что может представлять серьезную опасность для населения. Нормами радиационной безопасности регламентируется предельная концентрация радона в воде, не превышающая 60 Бк/кг [7,13].

Основное воздействие радона на здоровье – это повышенный риск развития рака легких. Конечно, не каждое превышение уровня приводит к развитию рака легких. Проведенные к настоящему времени исследования указывают на возможность развития соматической патологии, обусловленной воздействием радиационного фактора, в том числе патологии нервной системы [8].

В настоящее время признано, что эффективные дозы радона в помещениях могут быть весьма высокие и их можно уменьшить, а также избежать возникновения значительных доз при строительстве новых зданий путем вмешательства в сложившуюся практику строительства.

В целях защиты населения и работников от влияния природных радионуклидов должны осуществляться: выбор земельных участков для строительства зданий и сооружений с учетом уровня выделения радона из почвы и гамма-излучения; проектирование и строительство зданий и сооружений с учетом предотвращения поступления радона в воздух этих помещений.

Производственный контроль строительных материалов, приемка зданий и сооружений в эксплуатацию осуществляются с учетом уровня содержания радона в воздухе помещений и гамма-излучения природных радионуклидов; эксплуатация зданий и сооружений с учетом уровня содержания радона в них и гамма-излучения природных радионуклидов. В эксплуатируемых зданиях среднегодовая эквивалентная равновесная объемная активность дочерних изотопов радона и торона в воздухе жилых помещений не должна превышать 200 Бк/м3. При более высоких значениях объемной активности должны проводиться защитные мероприятия, направленные на снижение поступления радона в воздух помещений и улучшение вентиляции помещений. Защитные мероприятия должны проводиться также если мощность эффективной дозы гамма-излучения в помещениях превышает мощность дозы на открытой местности более чем на 0,2 мкЗв/ч. При невозможности выполнения нормативов путем снижения уровня содержания радона и гамма-излучения природных радионуклидов в зданиях и сооружениях должен быть изменен характер их использования.

Принципиально пониженное содержание радона во внутреннем воздухе помещений может быть обеспечено за счет [9,10]: выбора для строительства участка с низкими выделениями радона из грунтов; применения ограждающих конструкций, эффективно препятствующих проникновению радона из грунтов в здание; удаления радона из внутреннего воздуха помещений. На стадии предпроектных изысканий производится экспертная оценка потенциальной радоноопасности участка на основе анализа комплекса качественно и количественно определяемых факторов. К наиболее значимым факторам, которые следует учитывать при этом, относятся: ЭРОА радона в зданиях, эксплуатируемых на рассматриваемом участке или вблизи него; плотность потока радона на поверхности земли; ОА радона в почвенном воздухе; характеристики геологического строения разрезов; удельная активность радия в слоях пород геологических разрезов; коэффициент эманирования радона в породах геологического разреза.

Таким образом, развитие научных идей в области радиационной безопасности населения, их практическая реализация в рамках национальной системы радиационной защиты обеспечат решение проблемы ограничения облучения населения от природных источников облучения, позволят оптимизировать систему защиты населения и снизить радиационные риски.

Проблема обеспечения радоновой безопасности зданий должна решаться комплексно, с учетом всех факторов, обусловливающих поступление радона в помещение.