Изучение суточных колебаний плотности потока радона с поверхности грунта

«Радоновой проблемой» называют облучение человека радоном и продуктами его распада, происходящее в жилых или рабочих помещениях. Радон попадает в приземный слой атмосферы из геологической среды, где он постоянно образуется в горных породах и рыхлых отложениях, содержащих в рассеянных формах уран, торий и прямой его предшественник – радий. Наибольшие концентрации фиксируются для наиболее долгоживущего изотопа 222Rn.

Актуальность исследований выхода радона из земли связана с его доказанной способностью провоцировать возникновение злокачественных опухолей с локализацией, как правило, в лёгких. Облучение бронхов и лёгких происходит как самим радоном, так и дочерними радиоактивными изотопами полония, свинца и висмута, поступающими при вдыхании воздуха. Концентрация радона на «открытом воздухе» − 5−10 Бк/м3 − не представляет опасности для здоровья. Однако в помещении радон способен накапливаться, и при концентрации 200−400 Бк/м3 может вызывать рак лёгкого, если человек находится здесь не менее 80 % своего времени в течение десятков лет, то есть постоянно живёт или работает.

Основным источником поступления радона в помещения является грунт в основании зданий, в связи с чем, требованиями Основных санитарных правил обеспечения радиационной безопасности (ОСПОРБ-99/2010) установлено ограничение по плотности потока радона с поверхности грунтов при строительстве новых зданий. Участок строительства жилого здания считается потенциально радоноопасным, если плотность потока радона с поверхности грунта превышает значение 80 мБк/(м2с). Однако на результатах оценки потенциальной радоноопасности территорий могут существенно сказываться временные вариации радона, так как, согласно существующим методикам, измерения объёмной активности и плотности его потока проводятся в случайный момент времени.

К настоящему времени установлены закономерности сезонных колебаний этих величин. Значительно меньше исследованы суточные колебания радона: аппаратура для автоматической регистрации ППР с поверхности грунта пока не разработана, а измерение вручную довольно трудоёмко. Мы впервые провели непрерывные измерения плотности потока радона с поверхности земли в течение нескольких суток в разные сезоны года.

Цель работы: выявление характера и амплитуды суточных колебаний плотности потока радона с поверхности грунта в условиях средней полосы России и степени их возможного влияния на результаты оценки радоноопасности территорий.

Задачи

• Проведение непрерывного мониторинга плотности потока радона с поверхности грунта, а также температуры воздуха на экспериментальной площадке.
• Измерение объёмной активности радона в грунтовом воздухе и в жилом помещении, расположенном на площадке.

Содержание работы

Непрерывный мониторинг плотности потока радона с поверхности грунта проводился на экспериментальной площадке в Сергиево-Посадском районе Подмосковья (посёлок Академиков): зимой 13−20 февраля 2016 г.; летом 9−28 августа 2016 г.; летом 15−30 августа 2017 г.; весной 8−11 марта 2018 г. Определение ППР заключалось в измерении количества радона, выделяющегося с единичной площади в единицу времени, в результате его эксхаляции из геологической среды. Для измерения были использованы четыре накопительные камеры НК-32, расположенные на расстоянии примерно 0,5−1 м друг от друга. Время измерений составляло 4−6 ч. Рассчитывалось среднее значение по 4 точкам. Одновременно измерялась температура воздуха, другие метеопараметры брались по данным метеостанции г. Дмитров. Результаты мониторинга ППР летом 2016 г.:

В летней серии 2017 г. мониторинг плотности потока радона на исследуемой площадке был дополнен измерениями объёмной активности радона − в грунтовом воздухе на глубине 0,5 м и в помещении деревенского дома, расположенного на участке. Параллельно измеряли температуру воздуха и грунта на глубине 0,5 м и влажность почв.

Выводы

Результаты комплексного непрерывного радонового мониторинга

1. Основные факторы, влияющие на ППР, – влажность грунта и температура воздуха.

2. Суточный ритм ППР может заметно меняться, и в августе 2017 г. суточные колебания проявились слабее, чем в аналогичный период 2016 г. из-за менее регулярных погодных условий. Суточный ритм ППР в марте 2018 г. хорошо проявлен.

3. В целом значения ППР ночью ниже, чем днём.

4. Плотность потока радона и объёмная активность радона в грунте на глубине 0,5 м в целом колеблются в противофазе по отношению друг к другу.

5. Также в противофазе колеблются ППР с грунта и объёмная активность радона в жилом помещении деревенского дома.

Таким образом, проведённые исследования позволяют утверждать, что суточные колебания ППР весьма существенны и могут оказывать влияние на результаты оценки потенциальной радоноопасности участков строительства. Колебания лучше всего проявлены летом, в тёплую и сухую погоду, и выражены в росте ППР днём и падении ночью