Радон — природная опасность

М.Ю.Калинин, д.т.н., проф.

Радиоактивный газ радон — естественный продукт распада уранового ряда, который дает три четверти годовой индивидуальной дозы облучения человека. При воздействии на кожу радон практически безвреден и это используется при радоновых ваннах. Но если распад атома радона происходит в легких, то воздействие тяжелой альфа-частицы в десятки раз превосходит поражающий эффект от бета-частицы и гамма-кванта. Поэтому даже при небольших его концентрациях в воздухе (до 25 Бк/м3)* он может способствовать образованию рака верхних дыхательных путей (причем радон занимает второе место после курения в качестве причины рака легких). Радон — бесцветный газ, без вкуса и запаха, в 7,5 раз тяжелее воздуха. В природе он встречается в двух формах: радон-222 и радон-220. При его распаде образуются изотопы полония-244 и свинца-210, излучающие бета-частицы.
В Российской Федерации установлено, что примерно 1,5 миллиона человек населения получает за счет радона эффективную эквивалентную дозу более 6–12 мЗв** в год.
В 1986 г. Агентством по охране окружающей среды США утвержден безопасный уровень концентрации радона в воздухе жилых и производственных помещений — 150 Бк/м3.
С учетом Международного опыта Министерством здравоохранения Республики Беларусь установлены в 1990 г. следующие контрольные уровни содержания радона в жилых помещениях: для вновь строящихся зданий — не более 100 Бк/м3; для ранее построенных — не более 200 Бк/м3. При концентрации радона в воздухе помещений (после проведения всех профилактических мероприятий) около 400 Бк/м3 должен решаться вопрос о переселении.
По данным зарубежных и отечественных исследований относительный вклад радона в облучение населения составляет 40 %. Поступление радона в жилые и производственные помещения, связанное с горными породами в основании зданий, составляет около 70 % всего радона, находящегося в воздухе помещений.
Радиоактивность участка территории зависит от радиоактивности залегающих здесь горных пород, поэтому содержание радона в почвенном воздухе может колебаться от единиц до сотен Бк/м3. В процессе эманирования (т. е. выделения радиоактивных изотопов радона из твердых веществ) из пород, радон переходит в воздух и легко растворяется  в природных водах. Далее миграция радона происходит либо в газообразном, либо в растворенном состоянии. Количество мигрирующего радона зависит от его концентрации в породах и величины эманирования. Повышенным эманированием характеризуются рыхлые и сильно трещиноватые породы. Эманирование из рыхлых пород может достигать 50 %. Постоянное выделение почвенного радона в атмосферный воздух происходит благодаря значительной разности концентраций радона в почвенном воздухе (до 6–7 Бк/дм3) и в атмосферном воздухе (около 4,4·10-3 Бк/дм3).
Хорошая растворимость радона в воде приводит к его миграции вместе с природными (поверхностными и подземными) водами. Повышенная миграция радона наблюдается в зонах, связанных с трещинной тектоникой. До последнего времени глубинным тектоническим разломам Земли повышенное внимание уделяли лишь геологи. Радон, скапливающийся в почвенном воздухе над урансодержащими горными породами в зонах тектонических разломов, может создавать газовые ореолы ураганных значений. Таким образом, концентрации и направление миграции радона зависят от геологического строения территории. Среди геологических факторов, влияющих на процесс образования и накопления радона, следует выделить: глубину залегания пород кристаллического  фундамента, расположение геодинамически активных тектонических зон, литологический (от греч. líthos — камень) состав осадочного чехла и его  эманационных свойств, наличие водоносных горизонтов, степень увлажненности почв и грунтов.
Первые сведения о наличии радона на геологических объектах Беларуси получены белорусским учеными в Дятловском и Мостовском районах Гродненской области. Здесь были обнаружены подземные воды с высоким содержанием радона — 665–870 Бк/дм3. В 1984 г. в этой же области были зафиксированы повышенные значения радона в почвенном воздухе, в 5–6 раз превышающие фоновые. Аномальные распределения радона в почвенном воздухе были обнаружены также и в пределах Воложинского грабена*** в 1994 г. институтом физики земли РАН. В 1994–96 гг. высокие содержания радона в почвенном воздухе выявлены ПО «Белгеология» на Скидельском, Рогачевском, Горецко-Шкловском участках — от 20 000 до 40 000 Бк/м3. Все указанные проявления радона были связаны с зонами тектонических разломов.
Изучение содержания радона в воздухе помещений в республике проводилось автором совместно с другими учеными из ООО «Экозона», ПО «Белгеогия» и РУП «БелНИЦ Экология» с 1992 г.  Исследования были проведены в Минске, Минской области, а также в населенных пунктах Гомельской и Могилевской областей. Ниже проведены результаты исследований под руководством автора на территории средних по величине городов Беларуси — в Мозыре и Барановичах.
На территории г. Мозырь кристаллический фундамент залегает на глубине 4 605 м. До глубины распространения водоносных горизонтов, используемых в водоснабжении, разрез представлен 100-метровой толщей песчано-глинистых пород, залегающих на карбонатных отложениях. В геоструктурном плане территория расположена в пределах Припятского прогиба, в районе Петриковско-Хойникской зоны осевых погруженных выступов (рис.). Данная территория относится к потенциально опасной по радонопроявлению, что связано с  региональными разломами, проникающими снизу в верх в осадочный чехол.

Методика исследований включала:
а) изучение концентраций газа радона в почвенном воздухе в области региональных тектонических разломов;
б) изучение концентраций газа радона в атмосферном воздухе отдельных улиц и помещений в Мозыре и Мозырском районе.
Радонометрические исследования в почвенном воздухе были выполнены ПО «Белгеология» аппаратурой РГА-500 по предварительно намеченным профилям. Профили располагались так, чтобы пересечь тектонические разломы. Точки измерения располагались на расстоянии 100–200 м друг от друга, а при обнаружении повышения концентраций радона это расстояние сокращалось до 50-25 м. Для исследований концентраций радона в воздухе помещений применялся профессиональный радон-монитор AlphaGUARD, прошедший калибровку в 15 странах мира и государственную сертификацию в Беларуси.
Исследования радона в почвенном воздухе были проведены на окраине и в самом городе. Радонометрия проводилась на 5 профилях общей протяженностью 7,1 км, пересекающих региональные тектонические разломы. Фоновые содержания радона в почвенном воздухе по профилям менялись от 3 000 до 4 000 Бк/м3. Содержание радона в почвенном воздухе со значениями менее 2 000 Бк/м3 было отмечено в пониженных увлажненных участках рельефа и на торфянистых почвах. Полученные данные по содержанию газа радона в почвенном воздухе соответствуют периоду с максимальной влажностью почво-грунтов, при котором фиксируются, как правило, заниженные значения излучения радона. То есть в сухой период значения концентраций газа радона на этих участках будут выше.
На западной окраине города прослежен разлом северо-западного направления (см. рис.), пересекающий изучаемую территорию с юго-востока на северо-запад в районе котельной микрорайона Мозырского нефтеперерабатывающего завода, бульвара Юности, улиц Притыцкого, Нефтестроителей, Шоссейной и по восточной окраине населенного пункта Дрозды. Содержание радона в почвенном воздухе над этим разломом изменяется от 20 000 до 46 000 Бк/м3 в наиболее активной его части, составляющей по ширине 250 м, до 9 000–18 000 Бк/м3 в зоне шириной 50–400 м. Таким образом, общая ширина зоны с повышенными концентрациями газа радона достигает 650 м.
Был изучен также разлом, пересекающий территорию Мозыря с юго-запада на северо-восток в направлении станции Наровщизны, через микрорайон Молодежный, вдоль бульвара Юности и улицы Пролетарской, через улицы Нежнова, Куйбышева, Пролетарская к пойме реки Припять. Активность этого регионального тектонического разлома по радоносодержанию в почвенном воздухе достигает 27 450 Бк/м3. Зона его проявления по ширине  составляет 50–100 м.
Измерения объемной активности радона в атмосферном воздухе помещений и на улицах города проводились с помощью прибора AlphaGUARD PQ 2000. По согласованному (с местными специалистами) списку объектов обследования приоритет отдавался детским дошкольным учреждениям, школам, средним учебным заведениям, жилым домам, а также отдельным административным зданиям. Целью обследования не ставилось изучение каждого дома в городе, а лишь изучение тенденций и закономерностей распределения концентраций газа радона вблизи региональных тектонических разломов и на удалении от них.
В связи с этим примерно половина контрольных точек располагалась в зоне «влияния» разломов, а также в местах их пересечения. Как и следовало ожидать, вблизи разломов даже в атмосферном воздухе на улице прибором на уровне 1 м над землей фиксировались повышенные  по сравнению с фоновыми значениями концентрации радона (например, на ул. Притыцкого, 25 — объемная активность 37 Бк/м3).
В подвальных помещениях, в зависимости от степени изоляции пола и качества проветриваемости, значения концентраций радона были в 2–10, а в отдельных случаях и в 100 раз выше, чем на улице.
С геологической точки зрения следует признать не совсем удачным расположение в плане городской застройки Мозыря микрорайона Молодежный, так как он расположен на пересечении активных глубинных тектонических разломов. Жители этого микрорайона уже испытывают отрицательное влияние этих разломов. Здесь отмечается высокая детская заболеваемость. В подвальных помещениях контрольными замерами отмечены повышенные по сравнению с фоном концентрации радона (в общежитии № 13 — 58 Бк/м3, а в общежитии МНПЗ — 106 Бк/м3). В этих общежитиях наблюдалась различная проветриваемость подвалов и степень изоляции полов на первых этажах.
Активные региональные тектонические разломы оказывают отрицательное воздействие на население, живущее и работающее в зданиях, расположенных в зоне их «влияния». Это иллюстрируется замерами, выполненными в подвальных помещениях гостиницы Припять, где в одной из комнат при хорошей изоляции пола (сплошной бетон и сверху керамическая плитка) концентрация радона составила 67 Бк/м3, а в другой комнате, где изоляция бетонного пола нарушена, концентрация радона была 192 Бк/ м3. Хорошая изоляция пола в подвальных помещениях и на первых этажах в большинстве обследованных зданий не позволяет накапливаться радону в концентрациях выше установленных санитарных норм (100 Бк/ м3).
Помимо региональных тектонических разломов, на территории Мозырского района наверняка существуют локальные (местные) тектонические разломы. Кроме того, как отмечалось выше, моренные отложения также могут генерировать повышенные концентрации газа радона. Это подтвердилось зафиксированными значительными концентрациями радона в атмосферном воздухе подвальных помещений и 1-х этажей зданий, находящихся довольно-таки далеко от активных региональных разломов. Примером может служить здание Мозырского горисполкома, где в одном подвальном помещении концентрации газа радона составили 250 Бк/м3, а в другом подвальном помещении  — 652 Бк/ м3.
Следующим примером служит здание школы в деревне Борборов, где отсутствует подвальное помещение. Деревянный пол не может надежно защитить от газа радона школьников и учителей на 1-м этаже. Здесь зафиксированы концентрации радона 160 Бк/м3. В деревне Криничное в подвале детского сада концентрация радона составила 110 Бк/м3, а подвале жилого дома № 5 по ул. Широкой — 106 Бк/м3. Неблагоприятная обстановка сложилась в деревне Бобренята, в полуподвальном помещении школы, где размещена столовая. Были отмечены концентрации радона до 128 Бк/ м3. С результатами измерений были ознакомлены руководители этих учреждений, выполнены профилактические мероприятия, которые позволили резко сократить поступление радона в помещения.

Следует учитывать, что проконтролированы только региональные разломы, но, исходя из геоструктурной характеристики района, кроме региональных разломов, может иметь место и сеть локальных тектонических нарушений, также создающих радоновое поле. Для изучения локальных тектонических нарушений должны быть проведены специальные исследования.
Необходимо также отметить, что не все существующие глубинные тектонические разломы являются активными. Об этом свидетельствуют проведенные в том же году исследования в городах Барановичи и Жлобин, где тектонические разломы генерируют невысокие концентрации радона.
В геоструктурном плане г. Барановичи расположен на южном склоне Белорусской антеклизы****. Фундамент вскрывается на глубине 180–208 м. Исследования, выполненные в 165 точках на 12 профилях общей протяженностью 9,95 км, показали, что тектонические разломы в южной части города не являются активными (содержание радона в почвенном воздухе составляет 120–810 Бк/дм3). В западной и северо-западной части города тектонические разломы более активны (1 800 –55 000 Бк/дм3).
Проблеме изучения газа радона, как опасного геологического фактора для проживания людей, до 1998 г. в Беларуси уделялось лишь эпизодическое внимания со стороны ученых. На государственном уровне не учитывался этот фактор и при размещении жилой застройки в городах. В 1998 г. в Беларуси принят «Закон о радиационной безопасности населения», согласно которому исследованиям по радону придается государственное значение. При постройке зданий необходимо проводить «радоновую съемку».
В настоящее время в республике на государственном уровне организован радоновый мониторинг РКЦМ.  Однако в республике до сих пор отсутствует карта радоноопасности, нет подобных карт и для населенных пунктов (за исключением гг. Рецица, Жлобин, Барановичи, для которых эти карты были созданы  в период разработки территориальных комплексных схем охраны окружающей среды).

 

Примечание:
*Беккерель (Бк) — единица активности радиоактивного вещества. 1 Бк — это активность радиоактивного источника, при которой за время 1 с происходит 1 акт распада.
** Зиверт (Зв) — единица эквивалентной дозы ионизирующего излучения. 1 Зв — эквивалентная доза излучения, при которой поглощенная доза излучения равна 1 Гр (Грей) и коэффициент качества излучения (учитывающий неблагоприятные биологические последствия  облучения в малых дозах) равен 1. При этом Грей — это единица поглощения дозы излучения. 1 Грей = поглощенной дозе излучения, при которой облученному веществу массой 1 кг передается энегрия ионизирующего  излучения 1 Дж. В Греях измеряется дозиметрами доза ионизирующего излучения. При оценке облучения человека величины Грэй и Зиверт оказываются равнозначными.
***Грабен (от немецкого Graben, буквально — ров), опущенный по разломам участок земной коры.

****Антеклиза (от греч. anti — против и klisis — наклонение) — обширное пологое поднятие слоев земной коры площадью свыше 100 000 км2