Лишь недавно ученые поняли, что наиболее весомым из всех естественных источников радиации является невидимый, не имеющий запаха и вкуса тяжелый газ (в 7,5 раз тяжелее воздуха) радон. Радон вместе со своими дочерними продуктами радиоактивного распада ответствен примерно за ¾ годовой индивидуальной эффективной эквивалентной дозы облучения, получаемой населением от земных источников радиации, и примерно за половину этой дозы от всех естественных источников радиации. Большую часть этой дозы человек получает от радионуклидов, попадающих в его организм вместе с вдыхаемым воздухом, особенно в непроветриваемых помещениях.
В природе радон встречается в двух основных формах: в виде радона-222, члена радиоактивного ряда, образуемого продуктами распада урана-238, и в виде радона-220, члена радиоактивного ряда тория-232. Радон-222 примерно в 20 раз приносит больший вклад в суммарную дозу облучения, чем радон-220. Но большая часть облучения исходит от дочерних продуктов распада радона, а не от самого радона.
Радон высвобождается из земной коры повсеместно, но его концентрация в наружном воздухе существенно различается для разных точек земного шара.
Основную часть дозы облучения от радона человек получает, находясь в закрытом непроветриваемом помещении. В среднем в закрытых помещениях концентрация радона в среднем в 8 раз выше, чем в наружном воздухе.
Очень высокие концентрации радона регистрируют последнее время все чаще. Так, в 70-х годах в Швеции и Финляндии была зарегистрирована концентрация радона в строениях, в 5000 раз превышающая его концентрацию в наружном воздухе. В 1982 году строения с уровнями радиации, в 500 раз превышающими типичные значения в наружном воздухе были выявлены в Великобритании и США.
Самые распространенные строительные материалы – дерево, кирпич и бетон –выделяют относительно немного радона (табл. 3.3). Гораздо большей удельной радиоактивностью обладают гранит и пемза, используемые в качестве строительных материалов в России, Европе, Германии. А некоторые материалы преподнесли строителям, ученым и жителям домов, построенных из этих материалов, неприятные сюрпризы, оказавшись особенно радиоактивными.
Таблица 3.3
Средняя удельная радиоактивность строительных материалов
Строительный материал |
Радиоактивность на 1 кг |
Дерево (Финляндия) |
1,1 |
Природный гипс (Англия) |
29 |
Песок и гравий (Германия) |
34 |
Кирпич (Германия) |
126 |
Гранит (Англия) |
170 |
Глинозем (Швеция) |
496 |
Кальций- силикатный шлак (США) |
2140 |
Отходы урановых обогатительных предприятий (США) |
4625 |
В течение нескольких десятков лет использовались в Швеции при производстве бетона глиноземы, которые оказались очень радиоактивными. В качестве компонента бетона и других строительных материалов в Северной Америке и Канаде применялся кальций-силикатный шлак, обладающий, как выяснилось, довольно высокой удельной радиоактивностью. Среди других материалов, применявшихся в строительстве, следует назвать кирпич из красной глины – отхода производства алюминия, доменный шлак — отход черной металлургии и зольную пыль, образующуюся при сжигании угля.
Однако главный источник радона в закрытых помещениях – это грунт . Так, в США (штат Колорадо) дома оказались построенными на отходах урановых рудников, в Швеции – на отходах переработки глинозема, в Австралии – на отходах, оставшихся после извлечения радия. В таких домах концентрация радона превышала в 5000 раз его среднюю концентрацию в наружном воздухе.
Еще один, как правило, менее важный, источник поступления радона в жилые помещения представляют собой вода и природный газ (табл. 3.4). Концентрация радона в обычно используемой воде чрезвычайно мала, но вода из некоторых источников, особенно из глубоких колодцев или артезианских скважин, содержит очень много радона. По данным НКДАР ООН, среди всего населения Земли менее 1 % жителей потребляет воду с удельной радиоактивностью более 1 млн Бк/м3 и менее 10 % пьют воду с концентрацией радона, превышающей 100 000 Бк/м3.
Таблица 3.4
Источники радона в зданиях
Источник радона |
Мощность источника, кБк/сутки |
Природный газ |
3 |
Вода |
4 |
Наружный воздух |
10 |
Стройматериалы и грунт под зданием |
60 |
Однако основная опасность исходит вовсе не от питья воды, даже при высоком содержании в ней радона. Обычно люди потребляют большую часть воды в составе пищи и горячих напитков (чай, кофе). При кипячении же воды радон в значительной степени улетучивается и поэтому поступает в организм в основном с некипяченой водой. Но даже и в этом случае радон очень быстро выводится из организма.
Гораздо большую опасность представляет попадание паров воды с высоким содержанием радона в легкие вместе с вдыхаемым воздухом, что чаще всего происходит в ванной комнате. При обследовании домов в Финляндии оказалось, что в среднем концентрация радона в ванной комнате примерно в три раза выше, чем на кухне, и приблизительно в 40 раз выше, чем в жилых комнатах.
Радон проникает также в природный газ под землей. В результате предварительной переработки и в процессе хранения газа перед поступлением его к потребителю большая часть радона улетучивается, но концентрация радона в помещении может заметно возрасти, если кухонные плиты, в которых сжигается газ, не снабжены вытяжкой.
К значительному повышению концентрации радона внутри помещения могут привести меры, направленные на экономию энергии. При герметизации помещений и отсутствии проветривания скорость вентилирования помещения уменьшается. Это позволяет сохранить тепло, но приводит к увеличению содержания радона в воздухе.
Эффективная эквивалентная доза облучения от радона и его дочерних продуктов составляет в среднем около 1 мЗв/год, т.е. около половины всей годовой дозы, получаемой человеком в среднем от всех естественных источников радиации.