Эта карта от министерства окружающей среды Эстонии отображает места с высоким радиационным фоном. Исследование, проведенное министерством два года назад, показало, что около трети территории страны отличается высоким радиационным фоном. Этот факт поставил Эстонию на пятом месте в Европейском союзе по высоким радиационным рискам. Причиной этому стал обилие в Эстонии радона — радиоактивного природного газа без вкуса и запаха, распространенного почти во всех регионах страны.

Так что же это такое и как от него защититься? Про это очень подробно в статье ниже.

Обычно никакими современными методами не удается достоверно обнаружить влияния величины естественного радиационного фона в достаточно широком его диапазоне на здоровье людей. Но есть один естественный радиационный фактор, влияние которого относительно хорошо заметно. Это — радиоактивный инертный газ радон, прозванный охочими до красного словца журналистами «невидимым убийцей».

Эманация радия

В 1899 году Резерфорд с Оуэнсом обнаружили, что помимо радиоактивного излучения торий выделяет некую субстанцию, которая также обладая основным свойством радиоактивного излучения — способностью к ионизации — ведет себя подобно газу: переносится с током воздуха, а не распространяется по прямой, диффундирует сквозь пористые среды, задерживаясь тончайшими сплошными перегородками, а кроме того — «оседает» на помещенные в ее среду предметы, сообщая им быстро спадающую по экспоненциальному закону радиоактивность. Это было необычно: до этого радиоактивность казалась явлением исключительно постоянным. Одновременно с ними и не зная ничего об их работах, аналогичное явление наблюдал немец Фридрих Дорн, работавший с радием и также выделивший из него радиоактивный газ. Газ, выделяющийся из радиоактивных веществ, был назван эманацией. Эманации радия и тория оказались неодинаковыми и прежде всего, имели разный период полураспада: 3,8 дня у радиевой и 55 секунд — у ториевой. 

Выяснением природы эманаций занялись Резерфорд и примкнувший к нему Содди. В спектре газового разряда в эманации присутствовали линии гелия. Причем их интенсивность быстро нарастала одновременно с падением интенсивности радиации от трубки с эманацией. Связь гелия с радиоактивными минералами уже была известна: на земле он впервые был выделен именно из минералов, содержащих торий. Когда в 1903 году удалось собрать достаточное количество эманации, удалось увидеть и спектр самой эманации, отличавшийся от спектров всех других газов. Он не был спектром гелия: это был спектр нового химического элемента. 
Эманация не была гелием. Но она превращалась в него! Ее спектр с течением времени ослабевал, а на его месте появлялся знакомый спектр гелия с его желтой линией рядом с натриевым дублетом. Это было что-то новое и невероятное: ученые наблюдали, как на их глазах один химический элемент превращался в другой.

Самая трудная задача выпала на роль У.Рамзая: он сумел выделить крохотное количество нового газа в свободном виде и ему удалось определить его плотность. Вычисленная по ней молекулярная масса оказалась равна 222, что было меньше атомной массы радия ровно на четверку — атомную массу гелия.

Выходило, что радий превращался в гелий и эманацию. А затем и эманация превращалась в гелий — и что-то еще.

Дальнейшие исследования Резерфорда отождествили альфа-частицы с атомами гелия, и картина окончательно сложилась. Факт существования принципиально нового явления природы — превращения одних элементов в другие с испусканием быстро летящих частиц — был надежно установлен. И это сломало все научные представления, которые едва успели сложиться. Не так давно сформировалось понятие об атоме — элементарной неделимой и неизменной единице материи, как оказалось, что атом может вдруг распасться, и его «осколками» будут два новых атома иных химических элементов.

А эманация тем временем стараниями Рамзая заняла свое место в периодической системе, дополнив еще одним элементом семейство инертных газов и позже была переименована в радон. 

Радон как вещество

С химической точки зрения — радон представляет собой инертный газ. Подобно ксенону, он не столь инертен, как гелий, неон или аргон, и в отличие от последних, обладает кое-какими химическими свойствами. Однако в обычной жизни ими смело можно пренебречь: способность радона вступать в химические соединения слишком мала. Зато он легко адсорбируется тканями, бумагой, активированным углем и силикагелем, растворяется в маслах и из раствора в воде активно переходит в лед при замерзании, образуя клатраты. Также радон образует устойчивые клатраты с рядом других молекулярных соединений — так, хорошо известен и применяется в «радоновой медицине» клатрат радона с глюкозой.

Чистый радон светится из-за радиоактивности. Особенно ярко — голубым светом — светится жидкий радон, который при дальнейшем охлаждении замерзает и при приближении к температуре жидкого азота меняет цвет свечения на желтый, а затем на оранжевый. По мере накопления продуктов распада жидкий и твердый радон, изначально бесцветный, темнеет.
Но вне специальных лабораторий и горячих камер мы никогда не увидим ни жидкого, ни твердого радона. Даже газообразный, он встречается в природе лишь в очень маленькой концентрации. Ведь грамм радия за сутки образует всего 1мм3" role="presentation">мм1мм3 радона. Поэтому единственным признаком его присутствия практически всегда будет только радиоактивность — его и его дочерних продуктов распада.

Радон как радионуклид

Всего известно 19 изотопов радона, но только с двумя изотопами радона можно столкнуться в обычной жизни: собственно радоном (эманацией радия) с атомной массой 222 и короткоживущим тороном с периодом полураспада 55 секунд и массовым числом 220. Есть и третий природный изотоп радона актинон — короткоживущий член ряда урана-235-актиния, но из-за короткого периода полураспада и малого содержания урана-235 и его «дочек» в природе его сложно обнаружить. Радон-222, испустив альфа-частицу с энергией 5,59 МэВ, превращается в полоний-218 (часто обозначаемый старым, еще времен супругов Кюри, обозначением RaA) с периодом полураспада всего 3,1 минуты, а тот, снова «выплюнув» альфа-частицу, превращается в свинец-214 (RaB), либо претерпевает бета-распад, превратившись в астат-218 и почти тут же — через альфа-распад — висмут-214 (RaC). В последний превращается и свинец-214. У свинца и висмута-214 периоды полураспада — чуть меньше получаса и их атомы, образовавшись после распада, успевают за это время сконденсироваться, образуя так называемый активный налет, покрывающий поверхности пылинок и других аэрозольных частиц. Бета-активность делает такие пылинки положительно заряженными. Висмут-214 испустив почти одновременно бета- и альфа-частицу (через полоний-214), переходит в довольно-таки долгоживущий (22 года) свинец-210, на котором быстрая цепочка превращений приостанавливается. Альфа-распады полония-218 и полония-214 дают основную долю дозы внутреннего облучения, вызванного радоном-222. А вот доза от самого радона не превышает 2% общей дозы.

Данная цепочка радионуклидов, быстро переходящих друг в друга — полоний-218, свинец-214, висмут-214, полоний-214, свинец-210 — называется дочерними продуктами распада (ДПР) радона и неотделимо сопутствует ему в воздухе. Вместе с радоном мы вдыхаем их в свои легкие, а когда идет дождь, он вымывает их из воздуха, из-за чего дождевая вода приобретает радиоактивность с периодом полураспада примерно 25 минут. Эту радиоактивность легко можно обнаружить, протерев тряпкой любую поверхность под дождем и замерив тряпку бытовым дозиметром, лучше со слюдяным датчиком (свинцовую крышку на датчике нужно снять). Шокирующие показания дозиметра при этом многие принимают за последствия Чернобыльской катастрофы, Фукусимы или признаки какой-нибудь аварии, которую власти скрывают, но на самом деле причина этому — радон. С ним же частично связано увеличение радиационного фона во время сильных дождей (а частично — с рассеянием космических мюонов на каплях дождя с образованием вторичных электронов и тормозного гамма-излучения).
Торон же живет меньше минуты и обычно распадается почти там же, где образовался. Испустив подряд две альфа-частицы (через живущий доли секунды полоний-216 — торий-А), он превращается в свинец-212 (торий-B), живущий 10 часов и образующий активный налет торона вместе со своим «наследником» висмутом-212 (торий-C) с периодом полураспада в 1 час. Последний делает «вилку»: в одной из ее веток, испустив альфа-частицу, он превращается в таллий-208, знаменитый своей крайней справа на энергетической шкале гамма-линией 2,6 МэВ, а в другой — через бета-распад он превращается в полоний-212, который моментально (через микросекунды) испускает альфа-частицу также очень большой энергии (10,5 МэВ). В обоих случаях образуется стабильный свинец-208. Из-за малого времени жизни торон практически не успевает разлететься и мы им не дышим. Радиационную опасность представляют именно пылевидные 212-е изотопы, становящиеся источником альфа- бета- и гамма-излучения чрезвычайно высокой энергии. 

В качестве характеристики содержания радона в воздухе обычно применяется величина, называемая эквивалентной равновесной объемной активностью (ЭРОА). Она вычисляется для радона-222 по формуле:

определяют ЭРОА радона-220. Здесь ThB и ThC — соответственно, свинец и висмут-212.
Здесь FRn" role="presentation">FRn — фактор равновесия, который при полном равновесии равен единице, но на практике обычно не превышает 0,5.

В дальнейшем, говоря о «концентрации», «уровне», «содержании» и т.п., я подразумеваю именно ЭРОА.

Радон-убийца (и немного лекарь)

Распадом радона-222 и его дочерних продуктов обусловлена примерно половина дозы естественного облучения человека. Как практически единственный из природных радионуклидов, присутствующих в окружающей среде в виде газа (не считая ничтожных количеств трития и радиоуглерода), радон практически полностью формирует дозу облучения легких изнутри. Легкие — орган сравнительно высокой радиочувствительности из-за постоянно обновляющегося эпителия альвеол, поэтому риск рака легких при их облучении примерно втрое выше, чем общий риск онкологии при равномерном облучении тела. А после распада радона его ДПР (и в дальнейшем — полоний-210, образующийся из остающегося в легких свинца-210, обладающего способностью аккумулироваться в легких) фиксируются в легочной ткани, и облучают ее альфа-частицами, каждая из которых, имея энергию 5-6, а у торона — до 10 МэВ, и коэффициент качества 20, представляет собой весьма разрушительный «снаряд». На каждый атом радона таких «снарядов» приходится четыре штуки, а на атом торона — три.

Из-за этого (а также из-за того, что рак легких у некурящих — достаточно редкое явление), даже относительно невысокие уровни концентрации радона отражаются на уровне заболеваемости раком легких. По утверждению US Public Health Service, радон является второй после курения причиной заболеваемости опухолями этой локализации. При концентрации радона в воздухе 200 Бк/м3" role="presentation">БкмБк/м3дополнительный риск заболеваемости раком легких составляет 220 случаев в год на 1 млн человек и линейно возрастает с увеличением содержания радона. Для сравнения, риск рака легких для некурящих и курящих составляет 34 и 590 случаев в год на 1 млн человек (цифры, взятые из лекций профессора И.Н. Бекмана). 

Существует также мнение, что радон, помимо хорошо известных стохастических эффектов, провоцирует также сердечно-сосудистые заболевания. Однако это мнение обычно высказывается в связи с попыткой объяснить так называемые геопатогенные зоны, существование которых само по себе достаточно сомнительное.

В общем, именно радон является на настоящий момент самой главной проблемой защиты населения от радиоактивной угрозы. Особенно это относится к некоторым регионам, где радон активно выделяется из недр Земли и его концентрация в подвалах и на первых этажах зданий чрезвычайно велика. 

Таким местом на Земле, например, являются Кавказские Минеральные воды, Бештау. Чтобы оценить, насколько там все серьезно, рекомендую посмотреть вот это видео:

Представляете, что будет с легкими того, кто туда сунется без средств защиты дыхания?
Такая же ситуация, как на Кавказских Минеральных водах наблюдается и в других регионах, известных своими гранитными массивами, вулканами, горячими источниками и урановыми рудами — Швейцария, Австрия, Чехия, в меньшем масштабе — Финляндия и северо-запад России, а также юг Сибири, Дальний Восток. В этих регионах острой необходимостью являются мероприятия по снижению концентрации радона в жилых помещениях — радонозащита.

На карте ниже — дозы, получаемые от радона жителями различных регионов России (в мЗв/год).

Существует, однако, мнение, что радоновая проблема преувеличена. Указанные выше цифры заболеваемостью раком — не экспериментально установленные, а расчетные, основанные на данных о заболеваемости людей, проживающих и работающих при значительных уровнях радона — шахтеров, работников и жителей радоновых курортов и т.п. Вместе с тем, беспороговая концепция, на основании которой эти цифры подсчитаны, не доказана экспериментально и остается гипотезой, пусть и хорошо обоснованной теоретически. В качестве аргумента обычно указывают на хорошо известное терапевтическое действие радона при различных заболеваниях. Известно, что радон оказывает противоболевое и противовоспалительное действие, вызывает (вероятно, через усиление продукции ДОФА и родственных биологически активных соединений меланоцитами кожи) активацию ряда нейроэндокринных механизмов, дающих выраженное воздействие на сердечно-сосудистую и нервную системы, а также усиливает микроциркуляцию в облучаемой коже. Радоновые ванны показали свою эффективность при множестве заболеваний.

Кроме того, есть данные о том, что альфа-излучение частиц, покрытых «активным налетом», стимулирует активность легочных ресничек, способствуя удалению этих частиц из легких, и этот механизм способен значительно снизить воздействие малых концентраций радона. 
Несмотря на то, что тория (по активности) не меньше, чем урана, доля торона в общей дозе — всего лишь около 5%. Это связано с тем, что он «не доживает» до наших легких, в большинстве случаев просто не успевая достичь поверхности.

Источники радона

Период полураспада радона-222 — всего 3,8 дня, но благодаря его постоянному образованию при распаде радия, в атмосферу постоянно поступает новый радон. Источниками радона, таким образом, являются породы, богатые ураном, в основном это граниты, но встречаются и гораздо более активные и богатые ураном породы. Так, известны своей ураноносностью фосфориты. Но наибольшее количество радона выделяется не из монолитного гранитного массива, а из разломов, ведущих в недра Земли, образуя так называемое «радоновое дыхание». Выделение радона является своеобразным маркером, по которому можно находить такие разломы, а значит, и приуроченные к ним месторождения различных полезных ископаемых. Особенно интенсивно радон выделяется в вулканических районах. Порой обнаруживают интенсивное выделение радона в местах, где, казалось бы, неоткуда. А при детальном исследовании обнаруживают глубинный разлом. А интенсивность выделения радона является богатым и главное — достаточно быстродействующим источником сведений об изменении состояния земных недр. Ее колебания предвещают землетрясения и извержения вулканов, позволяют предсказывать горные удары в шахтах, помогают предотвращать аварии при бурении скважин.

Выделяется радон и из строительных материалов. «Лидером» здесь является фосфогипс — материал, получаемый как отходы при производстве фосфорных удобрений, в котором концентрируется значительная часть содержавшегося в исходном фосфорите радия (в котором его, как и урана, много), так что радона фосфогипс выделяет много. А так как утилизация фосфогипса — настоящая проблема, соблазн применить его в качестве гипса в составе строительных смесей очень велик. Вот и появляются «фонящие» и выделяющие радон гипсокартонные плиты, наливные полы и штукатурка.

Про радиоактивность и «радоногенность» гранита я уже рассказывал — а гранитная щебенка и песок часто становятся компонентом бетона, применяемого при строительстве. При этом необходимо руководствоваться НРБ-99 и использовать различные по радиоактивности разновидности гранита там, где это допустимо. Гранит принято делить на 4 класса радиоактивности:

I — до 370 Бк/кг — разрешается применять без ограничений в любом строительстве,
II — до 740 Бк/кг — можно использовать в нежилых зданиях (в том числе общественных) и для наружной облицовки,
III — до 2800 Бк/кг — только для дорожного строительства вне населенных пунктов,
IV — до 3700 Бк/кг — можно использовать в строительстве лишь там, где он будет перекрыт толстым слоем низкоактивного материала.

При активности более 3700 Бк/кг гранит в строительстве не применяется.

При этом для приготовления бетона для жилых зданий используется только наиболее низкоактивный гранит I класса радиоактивности.

Источником радона в помещениях может служить также содержащая примесь урана керамическая плитка, гранитная облицовка. Но обычно этими источниками можно пренебречь. Кстати, урановое стекло, которое так любят коллекционировать некоторые российские знаменитости (и не только они) источником радоновой опасности не является совершенно: радон не только не способен выйти за пределы сплошной массы стекла, но и практически не образуется в этом стекле, так как в нем очень мало радия. При выделении урана из руды радий, содержащийся в ней, был удален, а новый не успел образоваться. А вот образцы урановых минералов и приборы со светосоставом постоянного действия на основе радия-226 могут «зарадонить» квартиру до вполне опасных уровней.

В радоноопасных регионах сильнейшим источником радона является водопровод, если вода для него берется из артезианских скважин. Так, во время приема душа концентрация радона в помещении может подняться с 50-100 Бк/м^3 до нескольких килобеккерелей на кубический метр. Газ также поставляет радон в наши квартиры. 

Радоновую опасность резко усугубляет… энергосбережение. Оно заставляет делать дома гораздо более герметичными, чем прежде, проветривать реже и меньше, активно использовать рециркуляцию воздуха, а значит — радон, попавший в помещение, в нем и остается. Поэтому материалы и подходы к строительству, которые в нашей стране приводят к приемлемым уровням радона, по мере усиления борьбы с утечками тепла могут дать серьезный его рост.

Обнаружение и измерение

Как же узнать, каков уровень радона там, где вы живете или работаете? К сожалению, это не очень просто. Хоть радон и является источником половины естественного радиационного фона, «нормальные» показания дозиметра ничуть не являются признаком благополучия. Вообще, радон можно обнаружить дозиметром в редких случаях очень больших уровней — при этом характерным его признаком являются плавные, волнообразные колебания мощности дозы и быстрое снижение уровня радиации при открытии дверей и окон. 

Существует ряд «стандартных», используемых для официальных измерений, способов количественного определения содержания радона. Первым из них является непосредственный подсчет альфа-распадов в ионизационной камере, заполненной исследуемым воздухом. Распады регистрируются по очень слабым импульсам тока, которые возникают, когда заряды, образовавшиеся при пролете альфа-частицы, либо по ионизационному току, который обычно не замеряют напрямую из-за его крайне малой величины, а определяют время разряда конструктивной емкости ионизационной камеры. Другим методом является сцинтилляционный — в качестве сцинтиллятора используют слой сульфида цинка, нанесенный на полусферическую внутреннюю поверхность рабочего объема, а «пробкой», закрывающей детектор, является ФЭУ. Аналогично применяют полупроводниковые датчики альфа-излучения, но из-за короткого пробега, невозможно сделать детектор на большой объем газа, и время измерения обычных активностей радона (десятки Бк/м^3) растягивается на многие часы, а то и сутки. Значительно уменьшить время измерения можно, собирая ДПР радона на поверхность детектора электростатически: так работают такие известные приборы, как SIRAD MR106N, Radex MR107. Это недорогие приборы, стоимость которых сопоставима с ценой простых дозиметров (около 10000 рублей). К сожалению, у подобных приборов на детекторе со временем накапливаются долгоживущие продукты распада (свинец и полоний-210), постепенно увеличивающие аппаратурный фон, особенно при применении таких аппаратов в сильно зараженных радоном помещениях, что требует замены.

Также применяется фильтрационный метод. Через слой сорбента прокачивают несколько кубометров воздуха и затем измеряют радиоактивность сорбента. Для этого используют гамма-спектрометр, регистрируя пики свинца и висмута-214. Существуют специализированные приборы, которые включают в себя детектор с гамма-спектрометром и насос с фильтрующей ячейкой, размещенные в одном корпусе. Это дорогостоящие приборы, которые позволяют за короткое время определить минимальные активности радона и отслеживать небольшие колебания ЭРОА радона. 

Простейшим вариантом такого метода не составляет труда обнаружить наличие радона в квартире — для этого достаточно воспользоваться пылесосом и фильтром Петрянова (любой респиратор), а затем обмерить фильтр с помощью дозиметра со слюдяным датчиком. Но чтобы измерить его количественно, нужно стандартизировать методику и провести калибровку. А это уже в домашних условиях практически недоступно. Но если дозиметр показал после нескольких минут работы пылесоса значительно большую, чем естественный фон, величину, это повод бить тревогу.

То же касается известного метода «радоновой ловушки». Сама ловушка несложна в изготовлении: она состоит из умножителя напряжения с выходным напряжением минус 600-1500 В и металлической пластины или сетки, на которую данный потенциал подается. Схема умножителя, приведенная небезызвестным Олегом Айзоном, выглядит таким образом:

(схема взята с форума РХБЗ, там же — практически все по ее изготовлению и использованию). Электрод под отрицательным потенциалом помещается измеряемое помещение и оставляется там на 6-8 часов, а затем замеряется радиометром с открытой крышкой гамма-фильтра. 

Механизм работы радоновой ловушки связан с тем, что аэрозольные частицы, покрытые активным налетом ДПР радона, за счет бета-активности приобретают положительный заряд и притягиваются к отрицательно заряженному электроду. Через некоторое время между осаждением новых ДПР радона и распадом уже осевших устанавливается равновесие, при котором активность осажденных ДПР пропорциональна концентрации радона.

Олег Айзон приводит следующие «опорные точки шкалы»:

10-60 мкР/ч — нормальный уровень радона,
70-150 мкР/ч — повышенный уровень радона 
150 мкР/ч и более — в помещении имеется источник радона
400-600 мкР/ч — очень высокое содержание радона

Разумеется, эти цифры будут существенно зависеть от того, чем производится замер: используемый Айзоном радиометр Стора-ТУ на счетчиках СБМ-20 даст меньшие показания, чем радиометр со слюдяным датчиком, например, МКС-03СА.

Из иных «профессиональных» методов определения радона следует отметить трековые детекторы. Сам детектор очень дешев — это поликарбонатная пленка, покрытая слоем фильтрующего материала, который не пропускает к пленке ДПР радона и прочую радиоактивную пыль, но не задерживает сам радон. Пленка оставляется на определенное время в исследуемом помещении, шахте или скважине, а затем «проявляется» путем травления. Разрушенные альфа-частицами участки растворяются в травителе и на пленке остаются ямки, количество которых пропорционально концентрации радона, помноженной на время экспозиции. В некоторых странах такие детекторы распространяются среди жителей радоноопасных регионов с инструкцией и указанием выслать по определенному адресу после экспозиции. 

* * *

Вопреки расхожему мнению, что «все природное вредным быть не может», радон, возможно, является причиной смерти большего количества людей, чем курение, автокатастрофы и бытовые несчастные случаи. Так что защита от него в радоноопасных регионах является насущно необходимой. Является ли радон вредным фактором при относительно низких содержаниях — вопрос открытый.

Теперь о защите от радона 

Как я уже говорил в предыдущей статье, радон представляет для людей довольно серьезную опасность. Особенно она велика в некоторых регионах Земли, где радон с больших глубин выносится на поверхности по тектоническим разломам. И в этих местах жизненно необходимы меры по снижению его концентрации в человеческом жилье.

Пути поступления радона в помещение

Источниками радона в недрах Земли являются такие породы, как граниты, сиениты, глины и глинистые сланцы, богатые ураном и его «дочками», включая радий-226. Радон выделяется (или как говорят — эксхалируется) горными породами и стройматериалами путем двух основных механизмов: диффузии и отдачи. Образовавшийся внутри твердого вещества, содержащего радий, атом радона, прежде чем перейти в газовую среду, должен преодолеть слой твердого вещества, где медленно мигрирует сквозь кристаллическую решетку. Из-за этого «радоноопасным» является достаточно тонкий слой плотного твердого вещества, составляющий миллиметры, но эта толщина значительно — до метров — увеличивается, если материал пористый или трещиноватый. Альтернативой диффузионному пути выделения радона является механизм, связанный с тем, что ядро радона получает при образовании значительный импульс, благодаря которому сразу преодолевает тонкий слой вещества. Толщина этого слоя очень мала, но процесс отдачи в отличие от диффузии не требует времени и не зависит от температуры. После выхода радона в поровое пространство почвы или породы (независимо от механизма) он относительно быстро мигрирует и выходит на дневную поверхность. Выделение радона таким образом создает обширные участки земной поверхности с повышенным фоном концентрации радона, совпадающие по контурам с зонами, где указанные породы расположены неглубоко от поверхности. 

Так, в Ленинградской области, в узкой полосе земли шириной 3-15 км, протянувшейся от г. Кингисепп до реки Сясь, наблюдаются выходы так называемых диктионемовых сланцев Копорской свиты (нижний ордовик). Данные сланцы характеризуются аномально высоким (до 0,17%) содержанием урана, чем обусловлено активное выделение радона на этой территории. Концентрация радона в почвенном воздухе здесь достигает в отдельных точках 136 кБк/м3" кБкмкБк/м3 и выше. Ураноносные диктионемовые сланцы также находят и в других местах Ленинградской области, а также в Эстонии.

Вместе с тем, наблюдаются и локальные выходы радона в тектонически активных зонах, маркирующие разломы, карстовые каналы и другие «радонопроводные» структуры. Над такими «горячими точками» концентрация радона порой может превышать фоновую в сотни и тысячи раз, достигая десятков килобеккерелей в кубометре.

Как правило, концентрация радона внутри помещений значительно превышает наблюдающуюся на открытом воздухе. Основные пути его проникновения в помещение — следующие:

• непосредственная восходящая диффузия радона из недр Земли сквозь микротрещины и поры фундамента;
• проникновение через подземные коммуникации, в том числе с водой и природным газом, а также при сжигании твердого топлива (угля, дров);
• выделение радона строительными и облицовочными материалами самого дома, а иногда — находящимися в доме предметами, содержащими радий и торий;
• поступление радона с наружным воздухом через открытые окна нижних этажей, продухи подвальных помещений, «подсасывающие» обогащенный радоном приземный воздух.

Строительные материалы являются основным источником радона в многоэтажных зданиях. Наиболее «радоноопасными» компонентами стройматериалов являются каменноугольный шлак и глинозем (бокситы), а также фосфогипс, применяемый, как компонент штукатурных смесей, гипсокартона и других облицовочных материалов. Радиоактивными могут оказаться и обыкновенные песок и глина. Известен своей радиоактивностью и выделением радона гранит, используемый как в виде щебенки для приготовления бетона, так и в виде облицовочных плит и самостоятельных элементов конструкции зданий, например, фундамента. Богат радием-226 такой популярный стройматериал, как красный кирпич. Но наиболее опасны именно пористые и сыпучие материалы, так как из плотного гранита радон выходит крайне неохотно.

Суммарная мощность поступления радона в типичную городскую квартиру из недр Земли и от стройматериалов достигает 60 кБк/сутки. С наружным воздухом, в зависимости от этажности, поступает от пренебрежимо малого количества на верхних этажах до 10 кБк/сутки на первом этаже. Вода и природный газ обычно представляют собой значительно меньшие источники радона — до 3-4 кБк/сутки, но в плохо проветриваемых небольших помещениях кухонь и санузлов могут быстро создавать весьма значительные уровни радона. Так, обследование жилых домов Финляндии дало следующие значения: при терпимом уровне радона в комнатах 150-200 Бк/м3" role="presentation">БкмБк/м3, в кухне его его ЭРОА достигает 3, а в ванной комнате — до 8,5 кБк/м3" role="presentation">кБкмкБк/м3! В процессе пользования душем уровень радона возрастает в десятки раз.

Что касается поступления радона с наружным воздухом, то разумеется, он значим только в том случае, если других источников радона нет или они незначительны — например, в деревянных домах. Потому что наряду с поступлением радона извне внутрь помещения идет и обратный процесс — что способствует уравниванию наружной и внутренней ЭРОА радона, а не накоплению радона внутри.

О пользе свежего воздуха

В подавляющем большинстве случаев концентрация радона на открытом воздухе незначительна, поэтому простейшим способом многократно снизить ЭРОА радона является элементарное проветривание. Наружная концентрация радона редко превышает единицы и первые десятки Бк/м3" role="presentation">БкмБк/м3 и проветривание быстро снижает ее до этих значений. Продуманная система вентиляции зданий, использование вытяжной вентиляции в кухнях и ванных комнатах — это один из наиболее эффективных способов решения радоновой проблемы. Так, в кухне при пользовании газом включение вытяжки обычно полностью предотвращает возрастание уровня радона, тогда как в отсутствие вытяжки его уровень зачастую быстро растет.

В семидесятых годах в Швеции стали вести активную борьбу с потерями тепла из зданий, и в связи с этим скорость воздухообмена снизилась более чем вдвое. Неожиданным и неприятным следствием этого стало увеличение уровней радона в несколько раз.

Правда, не всегда интенсивная вентиляция полезна — иногда мощная вытяжка, приводящая к падению давления в подвальном помещении, способствует высвобождению радона и резко повышает его концентрацию в подвалах. Поэтому вентиляцию следует организовывать таким образом, чтобы вытяжка обязательно компенсировалась притоком. Организация интенсивной вентиляции пространства между грунтом и защищаемым зданием значительно снижает концентрацию радона в этой зоне и эффективно предотвращает проникновение радона из почвы в здание. Роль такого пространства может выполнять необитаемое или редко посещаемое подвальное помещение либо оборудованное в подвале подполье.

Данные рисунки, как и тот, что на КДПВ, копируются по множеству русскоязычных сайтов. 

Первоисточника я найти не смог, но судя по всему, это какие-то официальные документы из США.

Барьер против радона

Следующим защитным мероприятием, которое необходимо для снижения уровня радона в помещениях, является создание непроницаемого барьера, предотвращающего его попадание туда. В качестве такого барьера может служить стандартная гидроизоляция фундамента. Однако часто используемая в качестве гидроизоляционного материала полиэтиленовая пленка неожиданно является очень проницаемым для радона материалом. Впрочем, если вспомнить, что радон прекрасно растворяется в предельных углеводородах, и то, что полиэтилен фактически является парафиновым углеводородом с очень большой молекулярной массой, причина этого становится ясна. Эффективными против радона гидроизоляционными материалами являются полимер-битумные мастики и рулонные материалы. Таких барьеров следует устраивать два: один на границе между грунтом и зданием, а другой — на уровне цокольного перекрытия. В сочетании с вентиляцией отсекаемых этими барьерами объемов это позволяет резко снизить проникновение радона в обитаемые помещения.

Выделение радона из строительных материалов эффективно предотвращается покраской, оклейкой стен специальными обоями (даже обычные бумажные обои снижают эмиссию радона на 30%) пропиткой их поверхности специальными составами. Препятствием для выделения радона является и кафельная плитка. Кстати, наиболее радоноопасны пористые и трещиноватые материалы, поэтому предотвращение образования трещин (например, в материале фундамента) не только снижает проникновение радона сквозь толщу бетона, но и резко уменьшает выделение радона из самого бетона. Разумеется, это касается и материалов, которыми сложены стены и перекрытия, снижение пористости и трещиноватости которых эффективно понижает их эманирующую способность.

Борьба с радоном в воде и газе

Хороший способ снижения содержания радона в воде — это ее аэрация. Она может осуществляться путем барботажа воздуха сквозь слой воды или наоборот, разбрызгивания воды в воздух, пропусканием воды и воздуха противотоком через насадочную колонну и другими методами Это мероприятие снижает концентрацию радона в воде минимум на порядок, а часто и больше. Как правило, эту операцию проходит вода на станциях водоподготовки — но ее нет, если вода поступает из скважины индивидуального пользования. Содержание радона в такой воде может достигать 500-1000 Бк/л при допустимом уровне 60 Бк/л. Дальнейшая очистка воды от радона возможна с применением различных адсорбентов, например, активированного угля, который способен удалить 99,7% радона. Эффективность очистки со временем падает из-за «старения» угля, но сам радон на фильтре, разумеется, не накапливается, так как быстро распадается. Удаление радона является также побочным действием всевозможных ионообменных и мембранных фильтров. Выпускаются и специализированные фильтрационные установки для удаления радона — от небольших, на один дом или квартиру, до таких, которые могут обслужить целый город. Разумеется, индивидуальная установка для очистки воды от радона должна устанавливаться вне жилого помещения, а не прямо на кухне под раковиной, так как иначе весь удаленный радон в итоге окажется в воздухе.

Главным образом, цель очистки воды от радона — предотвратить его попадание в помещение. А что касается употребления воды с радоном внутрь, то кипячение ее в открытой посуде мгновенно снижает концентрацию радона в ней почти до нуля, так что не пейте сырую воду из-под крана.

Простейший и эффективный способ снижения содержания радона в природном газе — выдержка. Месяц выдержки в газохранилище практически полностью уничтожает радон в газе. Проблема с радоном возникает либо когда газ подается в сеть из места добычи непосредственно, либо когда радон поступает в само хранилище помимо газа.

Очистка воздуха от радона и ДПР

Все вышеописанные меры хороши, когда дом только строится. А вот в уже имеющемся жилье мало что можно сделать, кроме принудительной вентиляции подвала. Но может быть, можно попытаться организовать очистку воздуха? Ведь, как мы уже видели, радон охотно сорбируется. 
Да, такой вариант есть. И в первую очередь целесообразно удалять из воздуха не сам радон, а гораздо более вредные его ДПР. Они присутствуют в виде активного налета на аэрозольных частицах и бета-распад придает этим частицам положительный заряд. Это мы и используем.
Первый вариант — это применение HEPA фильтров или так называемой ткани Петрянова. Данный материал представляет собой спутанные полимерные волокна, склонные накапливать отрицательный заряд, и этой электризуемостью обусловлено то, что такой фильтр с высокой эффективностью улавливает мельчайшие аэрозольные частицы, размеры которых многократно меньше, чем поры фильтра (там есть другие механизмы, но нам важен именно этот). А положительный заряд аэрозольных частиц, покрытых активным налетом, электростатическому налипанию на волокна фильтра способствует. Для эффективного улавливания радона производительность фильтрационной установки должна быть такой, чтобы время, в течение которого фильтр прокачает объем воздуха, равный объему помещения, превышало время полного обмена воздуха в помещении. 

Второй вариант — это электрофильтры. Как и в методе улавливания ДПР радона на «ловушку», который я описывал в прошлой статье, когда говорил про домашние методы оценки уровня радона в помещении, на отрицательно заряженный электрод происходит активное осаждение ДПР радона. Условием успешной работы электрофильтра является потенциал улавливающего электрода, находящийся в определенных пределах — около 1000-5000 В. Более низкое напряжение неэффективно, более высокое — приводит к перезарядке пылевых частиц и их отталкиванию от электрода. Это мы, кстати, наблюдаем на примере люстры Чижевского, потолок над которой покрывается слоем въевшейся пыли. Кстати, фанаты люстры Чижевского очень любят упоминать, что она очищает воздух от радона. Так что нет, не очищает.

Приведу интересное описание успешного эксперимента по очистке воздуха от радона электростатическим методом, проведенного begin_end.

Нами проводились исследования электростатической фильтрации ДПР радона — именно люстра Чижевского не подходит, так как потенциал на такой установке выше 5кВ. При слишком высоком напряжении пылевые частицы оседают не на электроде, а на предметах рядом.
Электростатический фильтр в виде -5кВ электрода с таблеткой акт. угля снижает активность в 200л бочке с 1988 Bq/м3 до 67 Bq/м3 (почти в 30 раз) за 6 часов. Разумеется, опыт в бочке лишь пробный, высокой значимости не имеет.

При испытании в комнате 59м3 (стр. 317) удалось снизить концентрацию ДПР с 89 Bq/м3 до 28 Bq/м3 за 8 часов (в 3,2 раза, однако 28 Bq/м3 близко к нижней границе определения прибора РАА-10; эффективность работы метода сложно оценить на такой низкой начальной концентрации, а помещение с высоким уровнем в нашей местности найти нельзя).

Сошлюсь и на пост begin_end, посвященный проблеме очистки воздуха от радона.

В заключение добавлю, что эффективность такой очистки должна значительно возрасти при введении «побудителя расхода» — вентилятора, прокачивающего воздух мимо улавливающего электрода.

* * *

ЭРОА радона в помещениях обычно заметно превышает таковую на открытом воздухе. Так как человек большую часть времени жизни проводит именно в помещениях, целесообразно, а во многих случаях и жизненно необходимо принять меры по снижению уровня загрязнения воздуха радоном и его ДПР.

Степень сложности и эффективности этих мер — разная, но есть один быстрый и ничего не стоящий метод — открыть форточку.

Источник