Польза и вред радона

В настоящее время остаётся актуальной проблема облучения людей радиоактивным газом радоном.

Большая часть всей среднегодовой дозы от естественных источников излучения обусловлена одним-единственным фактором – воздействием радона.

Радон – радиоактивный газ, который является продуктом радиоактивного распада семейств урана и тория. На долю радона приходится свыше 30% общей радиационной дозы естественных источников радиоактивного излучения, создающих основной радиоактивный фон на Земле. Радон рождается в недрах Земли в результате процессов радиоактивного распада природного урана, присутствующего в больших или меньших количествах во всех почвах, горных и вулканических породах. Будучи газом, радон «стремится» в свою родную стихию – в воздух, где он разбавляется другими газами и в конечной концентрации становится безвредным.

Aнглийский ученый Э. Резерфорд в 1899 году отметил, что препараты тория испускают, кроме альфа-частиц, и некое неизвестное ранее вещество, так что воздух вокруг препаратов тория постепенно становится радиоактивным. Это вещество он предложил назвать эманацией (от латинского emanatio— истечение) тория и дать ему символ Em. Последующие наблюдения показали, что и препараты радия также испускают некую эманацию, которая обладает радиоактивными свойствами и ведет себя как инертный газ. Первоначально эманацию тория называли тороном, а эманацию радия – радоном. Было доказано, что все эманации на самом деле представляют собой радионуклиды нового элемента – инертного газа, которому отвечает атомный номер 86. Впервые его выделили в чистом виде Рамзай и Грей в 1908 году, они же предложили назвать его нитон (от лат. nitens, светящийся). В 1923 году газ получил окончательное название радон и символ Em был сменен на Rn.

В природе наблюдается три естественных радиоизотопа: 222Rn; торон 220Rn (Tn), актинон 219Rn (An). По оценкам учёных радон – 222 с точки зрения вклада в суммарную дозу облучения в 20 раз мощнее других изотопов. Этот изотоп изучается больше других и называется просто радоном.

Радон не имеет стабильных изотопов. Наиболее устойчив 222Rn (T1/2=3,8235 дня), входящий в природное радиоактивное семейство урана-238 (семейство урана-радия) и являющийся непосредственным продуктом распада радия-226. Иногда название «радон» относят именно к этому изотопу. В семейство тория-232 входит 220Rn (T1/2=55,6 с), иногда его называют торон (Tn). В семейство урана-235 (урана-актиния) входит 219Rn (T1/2=3,96 с), его называют актинон (An). В одну из побочных ветвей (коэффициент ветвления 2×107) семейства урана-радия входит также очень короткоживущий (T1/2=35 мс) радон-218. Все отмеченные изотопы радона испытывают альфа-распад. Этими четырьмя нуклидами исчерпывается список природных изотопов радона. Известны ещё 30 искусственных изотопов Rn с массовым числом от 195 до 228. Некоторые нейтронодефицитные изотопы радона имеют также возбуждённые метастабильные состояния; таких состояний известно 13. Преобладающие моды распада у лёгких изотопов Rn – альфа-распад, позитронный распад и электронный захват. Начиная с массового числа A=212, альфа-распад становится доминирующим. Тяжёлые изотопы радона (начиная с A=223) распадаются преимущественно посредством бета-минус-распада.

При распаде изотопы радона образуют дочерние продукты распада (ДПР). Они являются химически активными. Большая часть ДПР, присоединяя электроны, становятся ионами, легко присоединяются к аэрозолям воздуха, становясь его составной частью. Принцип регистрации радона в воздухе основан на регистрации ионов ДПР. Попадая в дыхательные пути ДПР радона, вызывают радиационные повреждения лёгких и бронхов.

Oсновными источниками радона являются почва и строительные материалы. Опасность подстерегает человека при наличии условий для накопления радона в воздухе в случаях, например, недостаточного воздухообмена в помещениях, в которые поступает радон из почвы, из водной скважины, питающей водой дом и т.д.

В природе радона очень мало – его можно отнести к числу наименее распространенных на нашей планете химических элементов. Содержание радона в атмосфере 10–17% по весу. В земной коре его также очень мало – он же образуется преимущественно из сверхредкого радия. Тем не менее, эти немногочисленные атомы очень заметны, с помощью специальных приборов, разумеется.

Радон входит в состав радиоактивных рядов 238U, 235U и 232Th. Ядра радона постоянно возникают в природе при радиоактивном распаде материнских ядер. Равновесное содержание в земной коре 7·1016% по массе. Ввиду химической инертности радон относительно легко покидает кристаллическую решетку «родительского» минерала и попадает в подземные воды, природные газы и воздух. Поскольку наиболее долгоживущим из четырёх природных изотопов радона является 222Rn, именно его содержание в этих средах максимально. Концентрация радона в воздухе зависит в первую очередь от геологической обстановки (так, граниты, в которых много урана, являются активными источниками радона, в то же время над поверхностью морей радона мало), а также от погоды (во время дождя микротрещины, по которым радон поступает из почвы, заполняются водой; снежный покров также препятствует доступу радона в воздух). Перед землетрясениями наблюдалось повышение концентрации радона в воздухе, вероятно, благодаря более активному обмену воздуха в грунте ввиду роста микросейсмической активности.

Все строительные материалы, почва, земная кора содержат радионуклиды радия – 226 и тория – 232. В результате распада этих изотопов возникает радиоактивный газ – радон. Кроме этого при альфа-распадах образуются ядра, находящиеся в возбуждённом состоянии, которые, переходя в основное состояние, испускают гамма – кванты. Эти гамма-кванты формируют радиоактивный фон помещений, в которых мы находимся. Интересен тот факт, что радон, являясь инертным газом, не образует аэрозолей, т.е. не присоединяется к пылинкам, тяжёлым ионам и т.д. Из-за химической инертности и большого периода полураспада радон – 222 может мигрировать по трещинам, порам почвы и породы на большие расстояния, причём длительно (около 10 дней).

Радон (Radonum; Rn) – радиоактивный химический элемент VIII группы периодической системы Д.И. Менделеева; атомный номер 86, атомная масса 222, относится к инертным газам; изотоп 222Rn с периодом полураспада 3,823 суток используется в общей альфа-терапии.

Радон – радиоактивный инертный одноатомный газ без цвета и запаха, в 110 раз тяжелее водорода и в 7,5 раз тяжелее воздуха. В ходе радиоактивных превращений изотопы радона образуют короткоживущие элементы: полоний-210, -216, -218, излучающие альфа-частицы, а также свинец-212, -214 и висмут-212, -214, излучающие бета-частицы. При внешнем облучении альфа-частицы в 20 раз опаснее гамма-квантов, а при внутреннем – более чем в 100 раз.

Растворимость в воде 460 мл/л, в органических растворителях, в жировой ткани человека растворимость радона в десятки раз выше, чем в воде. Газ хорошо просачивается сквозь полимерные плёнки. Легко адсорбируется активированным углем и силикагелем. Собственная радиоактивность радона вызывает его флюоресценцию. Газообразный и жидкий радон флюоресцирует голубым светом, у твёрдого радона при охлаждении до азотных температур цвет флюоресценции становится сначала жёлтым, затем красно-оранжевым.

Радон тяжелее воздуха и поэтому скапливается в подвальных помещениях, на нижних этажах зданий, в шахтах и т. п. Присутствует в воздухе зданий, выполненных из любых строительных материалов (в деревянных – в меньшей, в кирпичных и особенно бетонных – в большей степени). Попадая в организм человека, радон способствует процессам, приводящим к раку лёгких. Распад ядер радона и его дочерних изотопов в легочной ткани вызывает микроожог, поскольку вся энергия альфа-частиц поглощается практически в точке распада. Особенно опасно (повышает риск заболевания) сочетание воздействия радона и курения. Радионуклиды радона обусловливают более половины всей дозы радиации, которую в среднем получает организм человека от природных и техногенных радионуклидов окружающей среды. В настоящее время во многих странах проводят экологический мониторинг концентрации радона в домах, так как в районах геологических разломов его концентрация иногда превышает допустимые нормы. ПДК радона в воздухе помещений 100 Бк/м3. Предельно допустимое поступление радона через органы дыхания равно 146 МБк/год.

Влияние радона и его дочерних продуктов распада на человека актуально в связи с увеличением риска возникновения онкологической патологии и, прежде всего, рака легких. Учитывая, что вдыхание короткоживущих изотопов радона дает вклад в эффективную эквивалентную дозу около пятидесяти процентов, важно знать пути его поступления в атмосферу и внутрь зданий.

При наружном воздухообмене в помещение попадает некоторое количество радона, содержащегося в атмосферном воздухе. Воздухообмен происходит за счет естественной вентиляции через открытые окна и двери, принудительной вентиляции и фильтрации, неконтролируемой утечки воздуха через трещины в строительных покрытиях. Если дом плохо герметизирован, то может заметно меняться скорость поступления радона внутрь помещения из наружного воздуха.

При нагревании или разбрызгивании воды содержащийся в ней радон частично переходит в воздух. С повышением температуры значительно возрастает скорость перехода радона из воды в воздух. При этом количество освобождающегося и поступающего в воздух радона зависит от условий пользования водой. При обследовании объектов общественного назначения замечено, что бассейны характеризуются повышенной радоноопасностью. Для объяснения этого можно назвать несколько причин, в частности, размещение этих сооружений непосредственно на строительных грунтах в основаниях зданий при отсутствии проветриваемых подвальных помещений, а также наличие такого дополнительного источника радона, как вода, поступающая в бассейны в большом количестве.

В отдельных случаях природный газ рассматривают как потенциально важный источник радона внутри помещений. На территории России наблюдаются существенные различия в уровне содержания радона и его дочерних продуктов распада в среде обитания человека. Концентрация радона в природном газе, выделяющемся из пробуренных скважин, варьирует в широких пределах. При промышленной переработке природного газа из него удаляют примеси и разделяют фракции углеводородов. Часть радона, содержащаяся в переработанном газе, распадается за время хранения и транспортировки к местам пользования. При сжигании природного газа для обогрева помещений и приготовления пищи в устройствах без вытяжки концентрация радона в воздухе возрастает за счет его выделения с продуктами сгорания. Если продукты сгорания удаляются из дома, этим источником радона можно пренебречь.

Негативные последствия воздействия радона и дочерних продуктов распада проявляются в увеличении числа заболеваний раком легкого, неблагоприятных генетических эффектов у лиц, в течение длительного времени находившихся в атмосфере с высоким уровнем содержания в ней радона и продуктов его распада.

Радон может вызывать ряд серьезных заболеваний, в том числе генетические изменения в организме человека. Наиболее опасен этот радиоактивный газ для детей в силу более низкой сопротивляемости детского организма. Радон и его продукты распада накапливаются в тканях и органах, в гипофизе и коре надпочечников – важнейших железах внутренней секреции, которые определяют гормональную активность организма и регулируют деятельность вегетативной нервной системы. Также он накапливается в сердце и печени. Растворяясь в крови и лимфе, продукты полураспада радона разносятся по всему телу и приводят к внутреннему массированному облучению. Радон занимает второе место после курения в качестве причины рака легких.

Согласно данным Международного комитета по радиационной защите (МКРЗ), риск смерти от рака легких, вызванного содержанием в воздухе помещений радона, сопоставим с частотой смерти от автомобильных аварий (104). Агентство по защите окружающей среды США считает, что радон виновен в ежегодной смерти примерно 20 тысяч жителей.

Польза и вред радона.

Сначала – о худшем: среди радиоактивных ядов радон – один из самых опасных. Не случайно допустимая для человека доза радона в 10 раз меньше допустимой дозы бета- и гамма-излучений.

Уже через час после введения в кровь кролику сравнительно небольшой дозы радона, 10 микрокюри, количество лейкоцитов в крови резко сокращается. Затем поражаются лимфатические узлы, селезенка, костный мозг...

Не столько сам радон задерживается в живом организме, сколько радиоактивные продукты его распада. Все исследователи, работавшие с твердым радоном, подчеркивают непрозрачность этого вещества. А причина непрозрачности одна: моментальное оседание твердых продуктов распада. Эти продукты «выдают» весь комплекс излучений: альфа-лучи – малопроникающие, но очень энергичные; бета-лучи; жесткое гамма-излучение.

Несмотря на это, радоновые ванны издавна занимают заметное место в арсенале курортологии и физиотерапии. Растворенный в воде радон (в ультрамикродозах) оказывает положительное воздействие на центральную нервную систему, на многие функции организма.

Медики полагают, что роль самого радона-222 здесь минимальна. Он же испускает лишь альфа-частицы, абсолютное большинство которых задерживается водой и на кожу не попадает. Зато активный налет продуктов распада радона продолжает действовать на организм, и после прекращения процедуры. Радоновые ванны – эффективное средство лечения многих заболеваний – сердечно-сосудистых, кожных, а также нервной системы. Иногда радоновую воду прописывают и внутрь – для воздействия на органы пищеварения. Эффективны также радоновые грязи и вдыхание обогащенного радоном воздуха... Однако, как всякое сильнодействующее средство, радон требует постоянного врачебного контроля и очень точной дозировки. При некоторых заболеваниях радонотерапия абсолютно противопоказана.

Медицина использует как природные воды, содержащие радон, так и искусственно приготовленные. Радон получают из радия, и клинике вполне достаточно миллиграммов этого элемента, чтобы в течение долгого (по сути дела, неограниченно долгого) времени ежедневно готовить десятки радоновых ванн.

Почему радон так опасен? Он же инертный газ и, естественно, ни в каких биохимических процессах участвовать не может. Вдохнул – выдохнул… Дело, однако, в том, что некоторая его часть растворяется в крови его легочной ткани и разносится по всему организму. Кроме того, он сорбируется на любых на любых пылевых, аэрозольных и смолистых отложениях в дыхательных путях.

У радона сравнительно малый период полураспада, и его собственное излучение не создало бы и десятой доли возникающих проблем, даже с учетом того, что он, как и любой альфа-излучатель, достаточно опасен при внутреннем облучении. Однако по-настоящему страшны радиоактивные продукты его распада, в особенности альфа-активные полоний-218 и полоний-214. Они в отличие от собственно радона химически активны, достаточно прочно удерживаются организмом и эффективно воздействуют на живые ткани (в том числе на жизненно важные) опаснейшим внутренним альфа-излучением. Таким образом, собственно радон играет скромную, но зловредную роль «переносчика», как грызун при распространении чумы.

Чем это грозит человеку? В первую очередь – раком. По оценкам, сделанным ЛБГ, за счет проживания людей в жилых помещениях с объемной активностью радона свыше 100 Бк/м3 насчитывается около 10 тыс. дополнительных случаев заболевания раком легких в США и приблизительно 15 тыс. в СНГ. По оценкам, объемная активность радона в воздухе жилых помещений, равная 400 Бк/м3 (что для многих стран не редкость), влечет такой же риск, как выкуривание пачки сигарет в день. Такое сравнение скажет больше, чем сухие цифры концентраций.