|
версия для печати
Практически все природные строительные материалы содержат в микропримесях радиоактивные изотопы калия, урана, радия и тория.
Последние три радиоактивных элемента образуют цепочки (семейства) последовательных альфа- и бета-распадов и радиоактивных изотопов, заканчивающихся стабильными изотопами свинца. Наиболее распространенным из природных радиоактивных элементов является уран 238 с периодом полураспада в миллиарды лет, в цепочке превращений которого образуется наиболее стабильный, а потому и наиболее распространенный изотоп радия-226 с периодом полураспада 1620 лет.
Поскольку дальнейшая цепочка распадов семейства урана совпадает с цепочкой распада радия, то это самое распространенное семейство радиоактивных элементов часто называют семейством урана-радия. Радий-226 является альфа-излучателем и, распадаясь, образует химически инертный радиоактивный газ радон-222 с плотностью в 7,5 раз больше воздуха. Радон-222 достаточно стабилен (период полураспада 3,82 сут), чтобы успеть диффундировать к поверхности материала, содержащего уран и радий, и выделиться в воздух.
В воздухе радон-222 ведет себя так же, как и другие газы – он перемещается и перемешивается с воздухом. Радон-222 не имеет цвета и запаха, а потому не обнаруживается органами чувств человека. Радон-222 – активный альфа-излучатель.
В результате альфа-распада радона образуются так называемые дочерние продукты распада – короткоживущие радиоактивные изотопы: полония-218 (3,05 мин), свинца-214 (26,8 мин), висмута-214 (19,7 мин), полония-214 (1,5 десятитысячной доли секунды), свинца-210 (22,3 года), висмута-210 (5,01 сут), полония-210 (138,3 сут). В конечном итоге возникает стабильный изотоп свинца – 206, являющийся, кстати, сильным ксенобиотиком.
Дочерние продукты распада радона обладают свойством конденсироваться и/или осаждаться на мельчайших аэрозольных частицах, делая их радиоактивными. Наиболее опасны аэрозоли субмикронных размеров, которые могут проникать в верхние дыхательные пути и оседать в них, создавая локальные источники альфа-облучения клеток.
В определенной степени такие аэрозоли эквивалентны «горячим частицам» радиоактивной топливной пыли чернобыльских осадков. В итоге два радиоактивных изотопа полония – полоний-218 и полоний-214 – «бомбардируют» альфа-частицами поверхность легких и обусловливают свыше 97% дозы, связанной с эффективным воздействием радона.
Основной медико-биологический эффект такой бомбардировки – рак легких. Именно этим опасен радон для человека.
Семейство тория-232 при распаде через промежуточные продукты дает радий-224 и газ радон-220, часто называемый тороном. Торон из ториевого семейства имеет период полураспада 55,5 с, поэтому его поступление в воздух происходит только из самого поверхностного слоя строительных материалов.
Это приводит к тому, что объемная эквивалентная равновесная концентрация его значительно меньше, чем собственно радона, ибо он распадается, не успев выделиться.
Совершенно ничтожные количества урана-235, часто не обнаруживаемые даже современными химическими методами анализа, распадаясь, дают такие же ничтожные количества радона-219 (называемого также актиноном) с периодом полураспада 3,9 с. На практике ролью актинона, а в ряде случаев и торона, можно пренебречь по сравнению с ролью собственно радона.
Активность радона в атмосфере снаружи зданий изменяется от 4 до 25 Бк/м3 в зависимости от геологических и метеорологических условий местности.
Из строительных материалов наименьшей удельной активностью обладает древесина (ниже 1 Бк/кг). Активность бетона в зависимости от исходных компонентов (песка и цемента), как правило, в 30 50 раз больше, чем у древесины.
Велика активность гранита, туфа, пемзы (200 400 Бк/кг). Еще в 70-е годы в США, Швеции, Канаде, Японии для производства бетона случалось использовать глиноземы, кальций – силикатный шлак и фосфогипс с радиоактивностью до 2000 Бк/кг. Высокую удельную активность имеют алюмосиликатный кирпич, доменный шлак, зольная пыль.
Еще один источник радона – это вода, в которой он хорошо растворим, особенно артезианская. Даже в США не менее 10% людей пьют воду с активностью радона более 100 Бк/л. Считается, что из воды в здания поступает до 20% радона.
Растворимость радона, как и всех газов, быстро падает с ростом температуры воды, а потому радон легко улетучивается из горячей воды при таких операциях, как душ, приготовление пищи, стирка белья, и попадает в помещение.
Например, в течение 7 минут работы теплого душа концентрация радона и его дочерних продуктов распада в душевой может возрасти в 20 и более раз. Причем в последующие 15-17 мин. их концентрация продолжает увеличиваться до значений, в 30 раз превышающих начальные. Для снижения концентраций радона в душевых и прачечных необходимы хорошая принудительная вентиляция и минимальное, по возможности, время пребывания в такой атмосфере.
Поскольку основной источник радона в зданиях – его выделения (эманации) из грунта, то концентрацию радона принято измерять в цокольных и первых этажах. Наиболее тщательные исследования (около 2 миллионов зданий) были проведены в США в конце 80-х годов.
В результате было выяснено, что среднее значение активности радона в американских домах составляет 55 Бк/м3. В воздухе 5% американских домов радона содержится более чем 150 Бк/м3 – значения, рекомендованного в США в качестве предельно допустимой величины удельной активности радона в воздухе жилых помещений, а в 0,1% домов активность радона превышает 800 Бк/м3. Более того, в 3% из 130 обследованных школьных зданий уровень радона был выше 700 Бк/м3.
В настоящее время в странах Европейского союза экспертами по радиационной защите рекомендованы следующие предельные нормативные значения активности радона: 200 Бк/м3 для новых жилых зданий и 400 Бк/м3 для старых.
Если активность радона превышает норму, то следует принимать контрмеры, начиная с простых и дешевых (заделка щелей в фундаменте зданий, дополнительные лакокрасочные и полимерные покрытия для пола и стен и т.п.) вплоть до сложных и сравнительно дорогих инженерных методов (вентиляция фундамента и подпола, откачка радона из-под здания, улавливание радиоактивных продуктов распада радона специальными приборами).
До недавнего времени в нашей стране на проблему радона не обращали особого внимания. Но с 1991 г. содержание радона в воздухе жилых и производственных помещений стало регламентироваться.
При проектировании новых зданий жилищного и социально-бытового назначения среднегодовая эквивалентная равновесная объемная активность радона в воздухе помещений не должна превышать 100 Бк/м3, в построенных зданиях – 200 Бк/м3.
При значениях объемной активности, превышающих указанные, следует провести защитные мероприятия, направленные на предотвращение поступления радона в воздух помещений. В тех случаях, когда защитные мероприятия не позволяют снизить среднегодовую эквивалентную равновесную объемную активность радона в воздухе помещений до значений, менее 400 Бк/м3, то решается вопрос о переселении жильцов (с их согласия) и перепрофилировании помещений.
Источником многих ксенобиотиков в помещениях является табачный дым. Свежий табачный дым, поднимающийся с кончика сигареты, представляет собой сложную горячую смесь газов и аэрозолей, а также образовавшихся в результате возгонки при горении табака паров различных смолянистых веществ.
При остывании этой смеси смолянистые вещества начинают конденсироваться, в том числе и на аэрозольных частичках. На все центры конденсации практически мгновенно садятся и пары воды, образуя водяной аэрозоль. Крупность его частичек достаточно велика, чтобы они могли рассеивать свет, и мы начинаем видеть белесый дымок.
Аналогичный процесс происходит и в органах дыхания человека. Затем влага вновь испаряется и табачный дым «стареет», и теперь уже навсегда становится невидимым, но от этого еще более опасным для человека. Этим определяется тот известный факт, что пассивное курение («старым» дымом) более вредно, чем активное.
С табачным дымом в воздух выделяется более 100 различных химических веществ, в том числе окись углерода, углекислый газ, сероводород, акролеин, стирол, ксилол, никотин, окись азота, двуокись азота, сернистый ангидрид, формальдегид, различные канцерогенные смолы.
В зависимости от сорта сигарет содержание смолы в одной сигарете колеблется от 17,2 до 37,8 мг, никотина – от 0,7 до 1,7 мг (по Грачеву). Содержание окиси углерода в дыму составляет от 2,5% до 3,7%.
Установлено, что в табачном дыме одной сигареты содержится 0,035 мг/м3 формальдегида и при выкуривании трех сигарет концентрация формальдегида в помещении увеличивается в среднем на 42%.
Одним из компонентов табачного дыма являются радиоактивные изотопы полония, бомбардирующие альфа-частицами поверхность органов дыхания и вызывающие рак легких.
Вещества, содержащиеся в табачном дыме, абсорбируются различными строительными материалами, например, обоями, а затем при понижении атмосферного давления выделяются в воздух. В итоге даже в отсутствие активных курильщиков пассивное курение продолжается.
Хотя «старый» табачный дым практически невидим, его мельчайшие аэрозольные частицы и газы все же различаются нашим носом – этим великолепным природным анализатором. Запах табачного дыма («прокуренная комната») является для большинства людей, даже курильщиков, неприятным запахом и вызывает у многих людей приступы кашля или удушья (особенно у астматиков).
Кроме табачного дыма многие вещества, воздействуя на органы обоняния, вызывают у человека чувство запаха. Многие примеси воздуха имеют специфический неприятный запах вплоть до зловония. Такие запахи могут вызвать у человека тошноту, головную боль, чувство подавленности, бессоницу, привести к ухудшению аппетита. Считается, что запахи не являются причиной органических заболеваний.
Все материальные предметы и вещества в окружающем нас мире так или иначе пахнут: мы ощущаем запах спирта, хлеба, ацетона, цветов, краски, лака, линолеума, мокрой шерсти, пыли и многого другого.
Основными запахами в помещениях считается запах человеческого тела, приготовления пищи и табачного дыма. В последнее время к ним добавляются запахи «псины» и «кошатины», связанные с наличием животных в жилых помещениях. Неприятные, а следовательно, вредные запахи возникают чаще всего при различных процессах разложения органических веществ: гниении, брожении, прении, тлении.
К существенным свойствам запахов относится их способность стойко держаться в помещении с различными мелко и крупнопористыми материалами с большой поверхностью взаимодействия с воздухом, что позволяет им удерживать запах. Это шерсть и шторы, ковры и шкуры, бумажные обои. Хорошо удерживают запах человеческие волосы.
В итоге в помещении может возникнуть сложная смесь неприятных запахов пота, немытого человеческого тела, красок, табачного дыма, приготовления пищи, дезинфекционных средств, паркетной мастики и т.д. и т.п.
В целом оказывается, что воздух закрытых помещений (indoor air) в десятки, сотни раз хуже, непригоднее для здоровья человека, чем свежий воздух снаружи зданий (outdoor air), сам оставляющий желать лучшего (особенно в городах).
Конечно, при длительном интенсивном проветривании качество воздуха внутри помещений удается довести до качества наружного воздуха, но, увы, в большинстве случаев этот путь нам недоступен и уровнять качество воздуха внутри помещений с качеством наружного воздуха не удается. Дело в том, что воздух внутри помещений и вне их имеет разную температуру, а мы прячемся в помещениях и от жары, и от холода наружного воздуха.
Интенсификация проветривания без специальной обработки воздуха (подогрев/охлаждение) сводит на нет защитные свойства наших помещений, а применение обработки воздуха (обогрев/охлаждение и очистка) – очень и очень дорогостоящая операция.
И потому, перефразируя известную фразу Р. Киплинга: «Запад есть Запад, Восток есть Восток, им не сойтись никогда», можно сказать что воздух внутри помещений всегда будет отличаться от воздуха вне помещений и далеко не в лучшую сторону.
|
