MODERN ENVIRONMENTAL ASPECTS OF RADON ISOTOPES NATURAL EMANATION: A LITERATURE REVIEW

Full Text

На поверхности Земли во все геологические периоды постоянно присутствует естественный радиоактивный фон (ЕРФ). Многочисленные исследования показали, что природное излучение является основным источником облучения населения, составляя около 70 % всей суммарной дозы ЕРФ [13, 15]. В свою очередь среди всех природных источников ионизирующего излучения (ПИИИ) от 40 до 90 % приходится на долю радона и его дочерних продуктов распада (ДПР) [5, 7, 11, 15, 21, 23]. Присутствуя внутри всех зданий и сооружений, радон вносит основной вклад в радиационное облучение населения [21]. Обнаруженная во всех подземных коммуникациях, вначале радоновая проблема связывалась с трудовой деятельностью шахтеров. Однако в послевоенные годы ХХ века в связи с активным освоением ядерной энергии возникла необходимость защиты населения от различных источников радиоактивного заражения местности и было выявлено, что радон является важнейшим фактором риска развития рака легкого не только у шахтеров [6]. К настоящему времени разработана определенная система радиационной защиты и оценки влияния ионизирующего излучения на организм человека на международном уровне, которая продолжает посто 34 Экология человека 2020.06 Медицинская экология янно совершенствоваться [4, 14, 21, 22]. Надзорные мероприятия осуществляются целой группой различных международных организаций, важнейшими из которых являются Международное агентство по атомной энергии (МАГАТЕ), Международная комиссия по радиологической защите (МКРЗ), Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ), Научный комитет по действию атомной радиации ООН (НКДАР ООН). Во время акта дыхания радон через воздух попадает в легкие. Сам по себе, будучи инертным газом, он полностью выдыхается обратно. Радиационную опасность представляют его ДПР, которые оседают на легочных тканях с последующим их облучением и развитием онкологических заболеваний [5, 9, 11]. Риск рака легкого зависит от продолжительности и мощности экспозиции. Кроме того, существенными факторами являются пол и возраст [12]. Канцерогенный риск зависит главным образом от объемной активности (ОА) радона в воздухе помещений [2]. Среди всех подтвержденных случаев рака легкого на долю эманации радона в жилых помещениях приходится, по различным данным, от 3 до 14 %. Заслуживает внимания тот факт, что связь радонового облучения с другими онкологическими заболеваниями не была достоверно доказана [5, 7, 23, 46, 48]. По данным [10], около 17 % смертельных случаев рака легкого могут приходиться на долю радоновой радиации. Риск развития рака легкого напрямую зависит от длительности радонового контакта, однако не найдено убедительных доказательств порога облучения, то есть имеет место беспороговый патологический эффект [5, 13, 35]. Главная цель радоновой стратегии - снижение заболеваемости и смертности от радон-индуцированного рака легких [6-8, 13]. Требует особого изучения распространенность табакокурения среди населения как конкурирующего с радоновым облучением фактора риска развития легочных онкологических заболеваний. По данным немногочисленных специальных исследований [2, 9-12], этот риск у курящих лиц возрастает практически почти в 2 раза. Отсюда следует важнейший практический вывод: профилактику онкологических бронхолегочных заболеваний необходимо организовывать как минимум в двух направлениях, то есть помимо радонозащитных мероприятий проводить активную борьбу с табакокурением, отводя при этом важную роль повсеместному гигиеническому образованию населения [10]. Уровень ОА радона зависит от двух основных факторов: а) геогенного - геолого-географических характеристик природной среды и климатических условий и б) антропогенного - конструкции зданий и систем их вентиляции. Главное отличие этих факторов заключается в том, что первый практически не поддается управлению (за исключением радиационной оценки территории планируемого строительства), в то время как второй является основным источником совершенствования радиационной безопасности населения [5, 7, 23]. Уровень концентрации радона в жилых и общественных помещениях зависит от состояния подлежащих пород и грунтов, обладающих различной степенью задержки эманации радона. В связи с этим в различных селитебных зонах разрабатываются карты геогенного радонового потенциала с перспективой создания единого Атласа естественной радиоактивности [36, 47]. На радоновый потенциал оказывают определенное влияние различные факторы окружающей среды, поэтому национальные исследования занимаются в том числе разработкой различных поправочных коэффициентов [27, 28]. Среди них немаловажное значение имеют погодные условия и их сезонные колебания. Для их анализа используются данные об атмосферном давлении, температуре, влажности атмосферного воздуха, а также о количестве выпавших осадков, оказывающих влияние на влажность подлежащих грунтов [16]. Определенное влияние на концентрацию радона в жилых помещениях могут оказывать сезонные колебания: зимой, как правило, концентрация радона больше, чем летом [19, 25, 27, 29, 45, 56]. Поэтому показатели должны быть скорректированы с использованием соответствующего сезонного поправочного коэффициента, чтобы правильно оценить среднегодовой радоновый уровень [29]. Важнейшей особенностью радоновой проблемы на большей территории Российской Федерации (РФ) являются ее суровые климатические условия, что требует определенных дополнительных усилий при организации радонозащитных мероприятий [21]. Радоновая проблема требует комплексного подхода к ее решению. Международная комиссия по радиологической защите рекомендует разработку Национальных программ для защиты населения от радоновой опасности. Стратегическая цель реализации подобных программ - защита населения от онкологических заболеваний дыхательной системы [5]. В нашей стране подобную цель преследуют утвержденные Президентом РФ в 2018 году «Основы государственной политики в области обеспечения ядерной и радиационной безопасности Российской Федерации на период до 2025 года и дальнейшую перспективу», одним из важнейших путей эффективной реализации которых является снижение до приемлемого уровня воздействия на населения ПИИИ [3]. Негативное влияние радона на население можно регулировать, поэтому в различных регионах установлены допустимые уровни его содержания в жилых помещениях. С этой целью проводятся регулярные измерения для оценки среднегодовой объемной активности (СОА) радона в сравнении с нормативным уровнем. В России норматив выражен в единицах эквивалентной равновесной объемной активности (ЭРОА) радона и ограничивается на уровне 100 и 200 Бк/м3 для вводимых в эксплуатацию и существу 35 Медицинская экология Экология человека 2020.06 ющих зданий соответственно. В случае превышения норматива должны проводиться радонозащитные мероприятия с последующими контрольными измерениями [23]. В РФ проводится интенсивная работа по обеспечению радиационной безопасности населения от ПИИИ. Однако утверждать, что ситуация находится под полным контролем, преждевременно [21]. Анализ основных мировых тенденций в решении радоновой проблемы позволяет заключить, что в принципе подходит к завершению этап, связанный с интенсивной разработкой аппаратно-методической и регуляторной базы, и начинается формирование инфраструктуры оказания услуг в разных сферах деятельности, направленной на обеспечение безопасности от данного компонента природного облучения. Для реализации государственной политики в данной области необходимо формирование системного подхода к решению обозначенных проблем. Эта деятельность должна осуществляться в рамках Национальной программы, предполагающей тесное взаимодействие различных министерств и ведомств. На основании федеральной программы на местах должны разрабатываться региональные программы, основными задачами которых являются: • проведение систематических выборочных обследований жилых, общественных и производственных зданий на содержание радона в воздухе помещений, по результатам которых выполняется оценка радиационной обстановки в регионе; • организация и проведение мероприятий по снижению облучения населения; обследование состояния здоровья и проведение профилактических мероприятий для лиц, вошедших в группы риска; • организация радонозащитных мероприятий при строительстве новых зданий и сооружений и при реконструкции существующих объектов; • формирование региональных баз данных по радиоактивности объектов окружающей среды, дозам облучения населения, состоянию здоровья населения, подвергающегося повышенному облучению [13]. Стратегической задачей, эффект от реализации которой реально позволит снизить радоновую нагрузку на население, учитывая современные темпы обновления жилого фонда, является разработка и внедрение в практику современных технологий защиты зданий от радона на стадии строительства и реконструкции [13]. Основное влияние на содержание радона в воздухе помещений оказывают следующие факторы: • радиологические характеристики подстилающего грунта и строительных материалов (прежде всего удельная активность радия в них, значение коэффициента эманирования радона из грунтов и их газопроницаемость и др.); • характеристика систем вентиляции здания и режим его проветривания; • конструктивные особенности здания (этажность, тип фундамента, наличие аэродинамической связи между этажами, расположение систем коммуникаций в контуре здания и т. п.); • тип остекления окон (степень их герметичности, наличие вентиляционных клапанов и др.); • тип отопления здания (печное или центральное); • уровень пола в помещениях относительно поверхности земли [17, 22]. При инженерно-строительном планировании необходимо проводить предварительную оценку радоноопасности участков застройки, на основании которой должен решаться вопрос о применении соответствующих методов противорадонной защиты [16]. В разных странах существуют различные подходы к методам оценки территориальной радоноопасности. За рубежом в качестве таких критериев используют радоновый потенциал или радоновый индекс, которые в разных странах определяются с помощью различных величин. В России для оценок потенциальной радоноопасности участка застройки используют плотность потока радона (ППР), измеренную на земной поверхности [16]. При строительстве и реконструкции зданий и сооружений необходимо учитывать определенный вклад в радиационную радоновую обстановку различных строительных и отделочных материалов. Прове -денные целенаправленные исследования показали повышенное содержание радия в сланцах, отходах от переработки фосфатной руды, в золе и шлаках от сжигания угля и сланцев и т. д. [17, 22]. В связи с развитием строительной индустрии значительно расширяется ассортимент применяемого строительного сырья и отделочных материалов. Необходимо повсеместно внедрять их предварительное обследование на содержание природных нуклеотидов [20]. При строительстве и реконструкции общественных зданий применяются различные способы их антирадоновой защиты. Наиболее эффективным является использование различных «радонозащитных мембран» при проектировании фундаментов. Для решения поставленных задач необходимо применять радонозащитные материалы с долгосрочным низким коэффициентом диффузии радона. Проведенные специальные исследования показали, что наиболее подходящими с этой точки зрения являются керамические и керамогранитные облицовочные изделия. Их важнейшим качеством является сохранность радонозащитных свойств практически на весь период эксплуатации зданий [18]. Степень эманации радона зависит от этажности сооружения: имеет место обратно пропорциональная зависимость - чем выше этаж, тем меньше значение ЭРОА радона. Поэтому в наиболее неблагоприятной ситуации оказываются малоэтажные и особенно одноэтажные конструкции, среди которых в свою очередь каменные и кирпичные дома менее радоноопасны, чем деревянные. В последних обычно используется печное отопление, а подлежащие структуры не имеют радонозащитных фундаментов. Причем этот эффект более выражен в холодный период года [19]. 36 Экология человека 2020.06 Медицинская экология Сравнительный анализ радоновых обследований в зданиях различных периодов постройки позволил разделить их на две группы: а) с периодом постройки 1920-1950-х годов и в) с постройкой после 1950-х годов. Оказалось, что значения ЭРОА радона в первой группе было в 1,7 раза выше, чем во второй. Данный факт выявляет необходимость выделения в особую группу зданий «обветшалого фонда», которые требуют организации первоочередных обследований и проведения срочной реконструкции с применением соответствующих радонозащитных мероприятий или подлежат сносу [15]. Одним из реальных путей решения радоновой проблемы является снижение концентрации радона в воздухе вновь построенных жилых помещений по сравнению с ранее существующими. Этот показатель может быть использован как результат эффективности используемых методов защиты населения от природных радионуклидов [19]. В ряде случаев в силу сложившихся определенных финансово-экономических обстоятельств можно применять метод так называемой «пассивной» радонозащиты здания, заключающийся в создании газонепроницаемой мембраны, опирающейся на несущий элемент, которым могут быть полы с использованием уплотнения и герметизации различных щелей и стыков, что будет способствовать снижению диффузионного и конвективного перенося радона в воздух помещений. Существенное преимущество этого метода заключается в том, что он не требует дополнительного обслуживания, что позволяет существенно снизить эксплуатационные расходы [17]. Постоянный контроль за экологической безопасностью современного строительства необходим в связи с постоянным введением новых энергоэффективных решений [42]. Начиная с 1980- 1990-х годов в России и других странах мира энергосбережение и повышение энергетической эффективности рассматриваются в качестве важных условий, обеспечивающих устойчивое развитие общества. Увеличение доли многоквартирных зданий наивысших классов энергоэффективности в современном строительстве жилых и общественных помещений происходит ускоренными темпами. Энергоэффективная реконструкция зданий имеет целью экономию энергии и, таким образом, сокращение выбросов CO2. Однако повышенная энергоэффективность здания часто подразумевает снижение воздухообмена. Вместе с другими проблемами качества воздуха в помещениях это может привести к увеличению в них концентрации радона. Для исследования масштабов этой проблемы были проведены измерения концентрации радона в энергоэффективных отремонтированных и низкоэнергетических домах. Статистический анализ показал, что дома, отремонтированные для повышения энергоэффективности, имеют более широкое распределение концентраций радона внутри помещений, чем не отремонтированные. Как среднее значение, так и медиана концентрации радона почти удвоились в зданиях, отремонтированных для повышения энергоэффективности. Разница оказалась статистически значимой [37]. Подобные результаты получены во многих зарубежных исследованиях в течение последних 10 лет [26, 31-34, 38-41, 43]. Внедрение современных технологий, снижающих теплопотери, сопровождается определенной нежелательной трансформацией микроклимата помещений. Ключевым фактором, влияющим на радоновую обстановку в зданиях с повышенным классом энергоэффективности, является снижение кратности воздухообмена (КВО) в пассивном режиме эксплуатации здания, когда перекрыты пути естественного притока свежего воздуха и отключены другие системы вентиляции. В последнее время начали вводиться новые строительные правила, повышающие требования к защите населения от радоновой опасности. В частности, было установлено требование по оборудованию зданий механической приточно-вытяжной вентиляцией [1, 24, 30]. Принятие необходимых мер по радоновому контролю строительных и отделочных материалов, оптимизация воздухообмена в современных строительных конструкциях, контроль земельных участков, отводимых под строительство жилых и общественных зданий, а также соответствующий прием в эксплуатацию строительных объектов будут способствовать оптимизации радиационной безопасности населения [22]. Современное состояние радоновой проблемы свидетельствует о необходимости постоянного контроля и внедрения новых современных мероприятий по реализации радоновой стратегии. Необходимо учитывать тот факт, что представления о радоновой опасности постоянно изменяются, уточняются и совершенствуются, что способствует разработке и принятию новых рекомендаций МКРЗ и МАГАТЭ в области радиационной защиты населения от ПИИИ. Неукоснительная реализация этих рекомендаций в конечном итоге позволить существенно повысить качество общественного здоровья.

About the authors

V. A. Karpin

Surgut State University

Email: kafter57@mail.ru
Surgut, Russia

References

Supplementary files