В свете стремительного развития науки и техники специалисты выражают озабоченность отсутствием пропаганды радиационной гигиены среди населения. Эксперты прогнозируют, что в ближайшее десятилетие "радиологическое невежество" может стать причиной реальной угрозы безопасности общества и планеты.

Невидимый убийца

В XVΙ веке европейских медиков ставила в тупик аномально высокая смертность от легочных заболеваний среди работников рудников, добывающих железо, полиметаллы и серебро. Загадочный недуг, получивший название "горной болезни", поражал шахтеров в пятьдесят раз чаще, чем среднего обывателя. Только в начале XX века, после открытия радона, именно его признали причиной стимулирования развития рака легких горняков Германии и Чехии.

Что такое радон? Только ли отрицательное влияние оказывает он на организм человека? Чтобы ответить на эти вопросы, следует вспомнить историю открытия и изучения этого таинственного элемента.

Эманация - значит "истечение"

Первооткрывателем радона принято считать английского физика Э. Резерфорда. Именно он в 1899 году заметил, что препараты на основе тория кроме тяжелых α-частиц излучают бесцветный газ, приводящий к повышению уровня радиоактивности окружающей среды. Исследователь назвал предполагаемое вещество эманацией тория (от emanation (лат.) - истечение) и присвоил ему буквенное обозначение Em. Похожие эманации присущи также препаратам радия. В первом случае испускающийся газ получил название торон, во втором - радон.

В дальнейшем удалось доказать, что газы являются радионуклидами нового элемента. Выделить его в чистом виде впервые удалось шотландскому химику, Нобелевскому лауреату (1904 г.) Уильяму Рамзаю (совместно с Витлоу Греем) в 1908 году. Спустя пять лет за элементом окончательно закрепилось название радон и символьное обозначение Rn.

В химических элементов Д. И. Менделеева радон находится в 18-й группе. Имеет атомный номер z=86.

Все существующие изотопы радона (более 35, с массовыми числами от 195 до 230) радиоактивны и представляют определенную опасность для человека. В природе встречаются четыре разновидности атомов элемента. Все они входят в состав естественных радиоактивных рядов актиноурана, тория и урана - радия. Некоторые изотопы имеют собственные названия и их, по исторически сложившейся традиции, называют эманациями:

• актиния - актинон 219 Rn;
• тория - торон 220 Rn;
• радия - радон 222 Rn.

Последний отличается наибольшей стабильностью. радона 222 Rn - 91,2 часа (3,82 суток). Время устойчивого состояния остальных изотопов исчисляется секундами и миллисекундами. При распаде с излучением α-частиц происходит образование изотопов полония. Кстати, именно при исследовании радона ученые впервые столкнулись с многочисленными разновидностями атомов одного и того же элемента, которые впоследствии и назвали изотопами (от греческого "равный", "одинаковый").

Физические и химические свойства

В нормальных условиях радон - газ без цвета и запаха, присутствие которого можно определить только специальными приборами. Плотность - 9,81 г/л. Является самым тяжелым (воздух легче в 7,5 раз), самым редким и самым дорогим из всех известных на нашей планете газов.

Хорошо растворим в воде (460 мл/л), но в органических соединениях растворимость радона на порядок выше. Обладает эффектом флюоресценции, вызванным высокой собственной радиоактивностью. Для газообразного и жидкого состояния (при температуре ниже -62˚С) характерно голубое свечение, для кристаллического (ниже -71˚С) - желтое или оранжево-красное.

Химическая характеристика радона обусловлена его принадлежностью к группе инертных ("благородных") газов. Ему свойственны химические реакции с кислородом, фтором и некоторыми другими галогенами.

С другой стороны, неустойчивое ядро элемента является источником частиц высоких энергий, влияющих на многие вещества. Воздействие радона приводит к окрашиванию стекла и фарфора, разлагает воду на кислород, водород и озон, разрушает парафин и вазелин и т. д.

Получение радона

Для выделения изотопов радона достаточно пропустить над веществом, содержащим радий в том или ином виде, струю воздуха. Концентрация газа в струе будет зависеть от многих физических факторов (влажности, температуры), от кристаллической структуры вещества, его состава, пористости, однородности и может колебаться от малых долей до 100%. Обычно используют растворы бромистого или хлористого радия в соляной кислоте. Твердые пористые вещества применяют гораздо реже, хотя радон при этом выделяется более чистым.

Полученную газовую смесь очищают от паров воды, кислорода и водорода, пропуская ее через раскаленную медную сетку. Остаток (1/25000 от первоначального объема) конденсируют и из конденсата удаляют примеси азота, гелия и инертных газов.

Для заметки: во всем мире за год производится всего лишь несколько десятков кубических сантиметров химического элемента радона.

Распространение в природе

Ядра радия, продуктом деления которых является радон, в свою очередь образуются при распаде урана. Таким образом, основной источник радона - грунты и минералы, содержащие уран и торий. Наиболее высока концентрация этих элементов в магматических, осадочных, метаморфических породах, темноцветных сланцах. Газ радон вследствие своей инертности легко покидает кристаллические решетки минералов и по пустотам и трещинам в земной коре легко распространяется на большие расстояния, выделяясь в атмосферу.

Кроме того, грунтовые межпластовые воды, омывая такие породы, легко насыщаются радоном. Радоновая вода и ее определенные свойства использовались человеком задолго до открытия самого элемента.

Друг или враг?

Несмотря на тысячи научных и научно-популярных статей, написанных об этом радиоактивном газе, однозначно ответить на вопрос: "Что такое радон и каково его значение для человечества?" представляется затруднительным. Перед современными исследователями стоят, как минимум, две проблемы. Первая заключается в том, что в сфере воздействия излучения радона на живую материю он является одновременно вредным и полезным элементом. Вторая - в отсутствии достоверных средств регистрации и мониторинга. Существующие на сегодняшний день детекторы радона в атмосфере, даже самые современные и чувствительные, при повторении измерений могут выдавать результаты, различающиеся в несколько раз.

Осторожно, радон!

Основную дозу радиации (более 70%) в процессе жизнедеятельности человек получает благодаря природным радионуклидам, среди которых лидирующие позиции принадлежат бесцветному газу радону. В зависимости от географического расположения жилого строения, его "вклад" может составлять от 30 до 60%. Постоянное количество нестабильных изотопов опасного элемента в атмосфере поддерживается непрерывным поступлением из земных пород. Радон имеет неприятное свойство накапливаться внутри жилых и общественных помещений, где его концентрация может увеличиваться в десятки и сотни раз. Для здоровья человека опасность представляет не столько сам радиоактивный газ, сколько химически активные изотопы полония 214 Po и 218 Po, образующиеся в результате его распада. Они прочно удерживаются в организме, губительно воздействуя внутренним α-излучением на живую ткань.

Кроме астматических приступов удушья и депрессивного состояния, головокружения и мигрени, это чревато развитием рака легких. В группу риска входят работники урановых шахт и горно-обогатительных комбинатов, вулканологи, радонотерапевты, население неблагоприятных районов с высоким содержанием радоновых производных в земной коре и артезианских водах, радоновых курортов. Для выявления таких территорий составляют карты радоноопасности, применяя геологические и радиационно-гигиенические методы.

Для заметки: считается, что именно облучение радоном спровоцировало гибель от рака легких в 1916 году шотландского исследователя этого элемента Уильяма Рамзая.

Способы защиты

В последнее десятилетие, по примеру западных соседей, необходимые противорадоновые мероприятия стали распространяться и в странах бывшего СНГ. Появились нормативные документы (СанПин 2.6.1., СП 2.6.1.) с четкими требованиями по обеспечению радиационной безопасности населения.

К основным мерам по защите от почвенных газов и природных источников излучения относятся:

• Обустройство на земляном подполье деревянных полов монолитной бетонной плиты с щебеночным основанием и надежной гидроизоляцией.
• Обеспечение усиленной вентиляции цокольного и подвального пространства, проветривание жилых зданий.
• Вода, поступающая в кухни и ванные комнаты, должна подвергаться специальной фильтрации, а сами помещения оборудуются принудительными вытяжными устройствами.

Радиомедицина

Что такое радон, наши предки не знали, но еще славные всадники Чингисхана врачевали свои раны водами источников Белокурихи (Алтай), насыщенными этим газом. Дело в том, что в микродозах радон оказывает положительное влияние на жизненно важные органы человека и центральную нервную систему. Воздействие радоновых вод ускоряет обменные процессы, благодаря чему поврежденные ткани восстанавливаются гораздо быстрее, нормализуется работа сердца и системы кровообращения, укрепляются стенки сосудов.

Курорты горных районов Кавказа (Ессентуки, Пятигорск, Кисловодск), Австрии (Гаштейн), Чехии (Яхимов, Карловы Вары), Германии (Баден-Баден), Японии (Мисаса) издавна пользуются заслуженной славой и популярностью. Современная медицина кроме радоновых ванн предлагает лечение в форме орошения, ингаляции под строгим контролем соответствующего специалиста.

На службе человечества

Область применения газа радона не ограничивается одной лишь медициной. Способность изотопов элемента к адсорбции активно используется в материаловедении для измерения степени неоднородности металлических поверхностей и декорирования. В производстве стали и стекла радон служит для контроля протекания технологических процессов. С его помощью проводят проверку противогазов и средств химзащиты на герметичность.

В геофизике и геологии многие методы поиска и обнаружения залежей полезных ископаемых и радиоактивных руд основаны на применении радоновой съемки. По концентрации изотопов радона в почве можно судить о газопроницаемости и плотности горных образований. Мониторинг радоновой обстановки выглядит перспективным в плане прогнозирования предстоящих землетрясений.

Остается надеяться, что с негативными воздействиями радона человечество все-таки справиться и радиоактивный элемент будет приносить населению планеты только пользу.

Земная кора с самого начального момента своего образования содержит естественные радиоактивные элементы (ЕРЭ), создающие естественный радиационный фон. В горных породах, почве, атмосфере, водах, растениях и тканях живых организмов присутствуют радиоактивные изотопы калия-40, рубидия-87 и члены трех радиоактивных семейств, берущих начало от урана-238, урана-235 и тория-232. Эти материнские нуклиды стары как сама Земля - около 4,5 млрд лет. Они сохранились только потому, что периоды полураспада основателей радиоактивных семейств очень велики и составляют для 238U 4,5*109 лет, 235U 0,7*109, тория 14*109 лет.

Члены радиоактивных семейств жестко связаны между собой. Каждое звено радиоактивного ряда образуется со скоростью, определяемой периодом полураспада предыдущего нуклида, а распадается в соответствии с собственным периодом полураспада.

Таким образом, через некоторое время в цепочках распада устанавливается равновесие, то есть сколько дочерних элементов распадается, столько же и рождается в соответствии с периодами полураспада материнских нуклидов. После длинной цепи преобразований образуются в конце концов стабильные изотопы свинца. Единственным газообразным продуктом, который рождается в процессе распада трех семейств естественных радионуклидов (ЕРЭ), является радон.

Наибольший вклад в газовую составляющую ЕРЭ вносят радиоактивные семейства 238U и 232Th, в процессе распада которых образуются радиоактивные 222Rn и 220Rn (последний часто называют торон по имени исходного материнского нуклида).

Радон и торон, как и их материнские нуклиды, присутствуют во всех строительных материалах горных породах. В природе радона очень мало -- его можно отнести к числу наименее распространенных на нашей планете химических элементов. Содержание радона в атмосфере оценивается величиной порядка 7.10-6 г/м3 или 7.10-17 вес.%. В земной коре его также очень мало - он же образуется преимущественно из радия, довольно редкого элемента.

Радон - один из самых изученных радиоактивных элементов.

Физические свойства. Радон - радиоактивный одноатомный газ без цвета и запаха. 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.

Плотность газа 9,73 г/л, жидкого 4,4 г/см3 (при -62°С), твердого 4 г/смз. Т.пл. -71°С, т.кип. -62° С; критические давление и температура соответственно равны 104,4°С и 62,4 атм; теплота сублимации 4850 кал/г-атом. На холодных поверхностях радон легко конденсируется в бесцветную фосфоресцирующую жидкость. Твердый радон светится бриллиантово-голубым светом. В 1 объеме воды при 0 оС растворяется 0,507 объемов радона, в органических растворителях растворимость радона значительно выше. Растворимость радона в спиртах и жирных кислотах возрастает с увеличением их молекулярных весов.

Собственная радиоактивность радона вызывает его флюоресценцию. Газообразный и жидкий радон флюоресцирует голубым светом, у твёрдого радона при охлаждении до азотных температур цвет флюоресценции становится сперва жёлтым, затем красно-оранжевым.

Радон не имеет стабильных изотопов. Наиболее устойчив 222Rn (T1/2=3,8235 дня), входящий в природное радиоактивное семейство урана-238 и являющийся непосредственным продуктом распада радия-226. В семейство тория-232 входит 220Rn (T1/2=55,6 с) - торон (Tn). В семейство урана-235 (урана-актиния) входит 219Rn (T1/2=3,96 с) - актинон (An). Все отмеченные изотопы радона испытывают альфа-распад. Известны ещё 30 искусственных изотопов Rn с массовым числом от 195 до 228.

Рисунок. 1. - Распад 222Rn (по справочнику)

Рисунок. 2. - Распад Rn -220 (торон).

Химические свойства. Химические свойства радона определяются его положением в группе инертных газов.

Радон дает молекулярные соединения определенного состава, в образовании которых значительную роль играют силы Ван-дер-Ваальса. Эти соединения отвечают формулам Rn.2C6H5OH, Rn.6H2O и т.п. Из них первое изоморфно аналогичному соединению сероводорода, а второе -SO2.6H2O. В настоящее время эти вещества относят к группе клатратных соединений или соединений включения.

С фтором радон при высоких температурах образует соединения состава RnFn, где n = 2, 4, 6. Так, дифторид радона RnF2 является белым нелетучим кристаллическим веществом. Фториды радона могут быть получены также под действием фторирующих агентов (например, фторидов галогенов). При гидролизе тетрафторида RnF4 и гексафторида RnF6 образуется оксид радона RnO3..

аэрозольный химический радон помещение

Исследователям в области геологии известно, что температура в земляных шахтах или скважинах на глубине 1 километра составляет плюс 20–30 градусов по Цельсию, хотя на поверхности в это время может быть суровая зима. По мере углубления в недра температура возрастает примерно на 20–50 градусов на каждый километр. Откуда берется это тепло? Что является его источником? Не вдаваясь в детали строения глубинных слоев, отметим, что геотермальное тепло в земной коре во многом обусловлено природными процессами, происходящими внутри Земли. Считается, что этому способствует естественный радиоактивный распад изотопов урана, тория, калия, рубидия. Эти и другие радиоактивные элементы имеются в достаточном количестве в подземных слоях в виде руд, а также в виде вкраплений в геологические образования. Во время распада урана-238, урана-235, тория-232 выделяется значительная тепловая энергия и сопутствующий радиоактивный газ радон, который, постепенно поднимаясь сквозь поры и трещины в породе, достигает земной поверхности. Подсчитано, что массовая доля радона в земной коре составляет около 10 процентов.

История открытия радона

Примерно до 1900 года о радоне никому из ученых того времени ничего не было известно. Но именно в этом году крупный английский физик, основоположник ядерной физики, Эрнест Резерфорд сказал свое слово о радоне. Это тот самый человек, который обнаружил альфа- и бета-лучи и который предложил миру планетарную модель атома. Он же и сообщил коллегам об открытии некого нового газа, химического элемента с определенными свойствами, о существовании которого ранее никто не подозревал.

Рис.1. Фрагмент таблицы периодической системы элементов Д.И. Менделеева.

Хотя многими считается, что первооткрывателем радона был Резерфорд, свою долю участия в открытии радиоактивного газа вложили и другие ученые. Дело в том, что Резерфорд экспериментировал с изотопом радона-220 (историческое название – торон), у которого период полураспада 55,6 секунд. Немецкий ученый-химик Фредерик Эрнст Дорн, открыл изотоп радона-222 (период полураспада 3,82 суток). Наконец, французский ученый в области химии и физики Андре-Луи Дебьерн описал свойства еще одной разновидности радона-219 (историческое название – актинон) с периодом полураспада 3,96 секунд. Такие деятели науки как американец Роберт Боуи Оуэнс, англичане Рэмзи Уильям Рамзай и Фредерик Содди также имели отношение к исследованию радона, и предать их труды забвению было бы несправедливо.

Современные ученые-атомщики утверждают, что радиоактивный газ радон имеет 35 известных на сегодня изотопов с атомной массой от 195 до 229. Три из них, указанные выше, рождаются естественным образом, остальные получены искусственным путем в лабораторных условиях. Те изотопы радона, которые выделяются из геологических пород, как раз и представляют собой варианты существования природного радона (атомные массы 222, 220, 219). Как выяснилось, основную долю радиации несет в себе радон-222. На втором месте по значимости стоит радон-220, но его вклад в радиацию составляет лишь 5 процентов.

Физические и химические свойства радона

Свойства радона удивительны, его относят к благородным инертным газам, вроде неона или аргона, которые не спешат вступать в реакцию с какими-нибудь веществами. Это тяжелый газ, в сравнении его с воздухом окажется, что он в 7,5 раз тяжелее. Поэтому радон под действием гравитационных сил стремится опуститься ниже воздушной массы. Тот радон, что выделяется из земли, будет скапливаться преимущественно в подвальных помещениях. Газ, выделяемый из строительного материала потолков и стен, будет располагаться на полу этажей зданий. Радон, выделяемый из воды в душевой комнате, сначала будет наполнять весь объем помещения и существовать в виде аэрозоли, затем опустится к нижней поверхности. В кухонных помещениях радон, выделяемый горючим природным газом, в конечном итоге также будет стремиться вниз, оседать на полу и окружающих предметах.

Рис.2. Концентрация радона в воздухе в разных помещениях дома.

Так как радон не имеет запаха, не имеет цвета и никак не определяется на вкус, то обычный человек, не вооруженный специальными приборами, не сможет его обнаружить. Однако высокая радиоактивность очищенного от примесей газа под действием энергии альфа-частиц инициирует у него эффект флюоресценции. В газообразном состоянии при комнатных температурах, а также в жидком виде (условия образования – минус 62 градуса Цельсия) радон испускает голубое свечение. В твердой кристаллической форме при температурах ниже 71 градуса цвет флюоресценции меняется от желтого до оранжево-красного.

В чем заключается особая опасность альфа-частиц?

Альфа-частицы, испускаемые радоном, это невидимые, но коварные враги. Они несут в себе огромную энергию. И хотя обычная одежда вполне защищает человека от такого типа радиации, опасность кроется в попадании радона в дыхательные пути, а также в желудочно-кишечный тракт. Альфа-частицы – это тяжелая крупнокалиберная артиллерия, наносящая наибольший вред организму. Физиками установлено, что при распаде изотопов радона и дочерних продуктов каждая альфа-частица имеет начальную энергию от 5,41 до 8,96 МэВ. Масса таких частиц в 7500 раз больше, чем масса электронов, представляющих собой поток бета-частиц, который можно сравнить по той же аналогии с пулеметной очередью. Тогда гамма-облучение будет выглядеть всего лишь массовой стрельбой из легкого стрелкового оружия.

Рис.3. Опасность разного вида радиоактивного излучения.

Невидимый газ радон, порождающий альфа-частицы, действительно представляет собой ощутимую угрозу для здоровья человека. Как подсчитали специалисты научного комитета при ООН по действию атомной радиации (НКДАР ООН), вклад радиоактивного радона в годовую дозу облучения человека составляет 75 процентов от всех природных радиоактивных процессов земного происхождения и половину дозы от всех возможных естественных источников радиации (включая земную и космическую). Кроме того, дочерние продукты распада радона – свинец, полоний и висмут – являются весьма опасными для человеческого организма и могут вызывать рак.

Более того, установлено, что активность именно дочерних продуктов радона составляет 90 процентов всей радиации, исходящей от родоначальника. Например, радон-222 в цепи ядерных преобразований порождает полоний-218 (период полураспада 3,1 минуты), полоний-214 (0,16 миллисекунд) и полоний-210 (138,4 суток). Эти элементы также испускают разрушительные альфа-частицы с энергией 6,12 МэВ, 7,88 МэВ и 5,41 МэВ соответственно. Аналогичные процессы наблюдаются и с родительскими изотопами радон-220 и радон-219. Эти факты говорят о том, что действие радона не следует оставлять без внимания, и необходимо принимать всяческие меры по уменьшению его влияния.

Опасность радона с точки зрения медицины

Медики подсчитали, что биологическое воздействие альфа-частиц на клеточные ткани организма оказывает в 20 раз большее разрушительное воздействие, чем бета-частицы или гамма-излучение. По данным исследователей из США попадание в легкие человека изотопов радона и его дочерних продуктов распада приводит к возникновению рака легких. Как считают ученые, вдыхаемый человеком радон инициирует локальные ожоги в легочной ткани и стоит шестым в списке причин заболевания раком, вызывающих смертельный исход. Исследователи отмечают, что воздействие радона на организм особенно опасно в сочетании с привычкой курения. Отмечено, что курение и радон – это два наиболее значимых фактора в возникновении рака легких, а когда они действуют совместно, то опасность резко усиливается. Недавно были опубликованы результаты наблюдений, и сделан вывод, что по причине воздействия внутреннего альфа-облучения на организм человека в США от рака легких умирает ежегодно около 20 тысяч человек. Международное агентство по исследованию раковых заболеваний причислило радон к канцерогенам первого класса опасности.

Рис.4. Источники радиации, воздействующие на человека.

Важные понятия и единицы измерения

Для правильного понимания процессов радиоактивного распада радона и опасности, которую он несет для организма человека, важно знать основную терминологию и единицы измерения. Рассмотрим эти понятия.

1. Активность (А) радионуклида измеряется в беккерелях (Бк), 1 Бк соответствует 1 распаду в секунду. Для обозначения большой активности применяют также внесистемную единицу – кюри (Ки), 1 кюри равен 37 миллиардам беккерелей.
2. Объемная (удельная) активность (ОА) – это количество распадов на единицу объема вещества, например, Бк/м3, Бк/л или Бк/кг (беккерель на кубометр, беккерель на литр, беккерель на килограмм соответственно). Часто удельную активность относят к площади: Ки/км2 – кюри на квадратный километр.
3. Равновесная объемная активность (РОА) – то же, что и ОА, но учитывающая фактор времени, за которое начальная активность дочерних продуктов распада придет в равновесное состояние со своим родителем по причине постепенного угасания жизни короткоживущих радионуклидов. Измеряется в единицах ОА
4. Эквивалентная равновесная объемная активность (ЭРОА) используется для оценки активности смеси короткоживущих дочерних продуктов распада, еще не пришедших в равновесное состояние. Практически это величина, скорректированная весовыми коэффициентами для каждого типа значимого изотопа и эквивалентная РОА по скрытой энергии. Для определения ЭРОА используется математическая формула. Есть и более простой способ вычисления ЭРОА: путем перемножения текущего значения ОА и коэффициента, характеризующего смещение радиоактивного равновесия радона и его дочерних продуктов в воздушной массе. Как правило, коэффициент выбирается равным 0,5. Обычно ЭРОА вычисляется и задается как среднегодовая активность и измеряется в Бк/м3.

Актуальные нормы радиационной безопасности

Предельные величины концентрации радона в воздухе помещений можно найти в таких нормативных документах, как НРБ-99 или СП 2.6.1.758-99 (Нормы радиационной безопасности), ОСПОРБ-99 (Основные санитарные правила), СП 2.6.1.1292-2003 (Санитарные правила), а также в методических указаниях МУ 2.6.1.715-98. Как указывают нормативы, в жилых и общественных (непроизводственных) помещениях, где предполагается долговременное нахождение людей, ЭРОА в среднем за год не должна превышать 200 Бк/м3 (для эксплуатируемых зданий) и 100 Бк/м3 (для новых строений, вводимых в эксплуатацию). Если эти значения не будут выдержаны, то радиационная безопасность проживания в таких сооружениях не гарантируется.

Методы анализа и мониторинга радоновой обстановки

Методов анализа активности радона и торона великое множество, и каждый из них имеет свои преимущества и недостатки. Практическое применение нашли те из них, которые отвечают следующим требованиям: простота методики, небольшое время процесса измерения при приемлемой точности анализа, минимальная стоимость оборудования и расходных материалов, наименьшие затраты на обучение персонала. На сегодняшний день в практике дозиметрического контроля радона и его продуктов распада используются следующие методы:

• Сорбция (поглощение) радона из окружающей среды активированным углем. Бывает пассивная (самопроизвольная) и активная, путем прокачки с определенной скоростью исследуемого воздуха через колонку с углем. По окончании процесса измерения начальные свойства активированного угля могут быть восстановлены путем прокаливания.
• Вместо колонки с активированным углем могут применяться специальные одноразовые фильтры, используемые как расходный материал. Изотопы радона и продукты его распада оседают на фильтрах подобно тому, как бытовой пылесос задерживает пыль и мелкий мусор в фильтрующем воздух тканевом мешке.
• Также существует метод электростатического осаждения дочерних продуктов радона на детекторе, чувствительном к альфа-излучению. В данном случае используется эффект электростатической силы, которая притягивает пылинки и микрокапли воздушной аэрозоли, концентрируя их на детекторе.

После сбора образцов их исследуют средствами дозиметрического контроля, используя, например, спектрометрический анализ, пластиковый сцинтилляционный детектор, торцевой счетчик Гейгера и тому подобное. В некоторых приборах операция забора воздуха с радоном и оценка радиоактивного излучения происходит одновременно.

Профессиональные и бытовые средства обнаружения радона.

Радон и опасные для человека продукты его распада считаются альфа-излучателями, поэтому большинство бытовых и профессиональных дозиметров, которые имеют гамма- и бета-режимы измерения, не смогут его обнаружить. Приборы, имеющие возможность оценивать альфа-излучение, также окажутся малополезными, так как не смогут вычислить концентрацию радона в исследуемых пробах воздуха. Ведь для этого нужно следовать положениям определенной методики измерения. Поэтому для такого анализа используются профессиональные приборы, измерители концентрации радона. Многие из них устроены примерно одинаково, они содержат устройства для забора проб исследуемого воздуха и дозиметрические средства контроля ЭРОА. Воздух, содержащий радионуклиды, прокачивается через собирающий фильтр в течение длительного времени (от нескольких часов до нескольких суток), затем определяется объемная альфа-активность накопленной порции. К профессиональным приборам такого типа относятся РГА-04 (Интегральный радиометр радона), РРА-01М-01 (Радиометр радона), РАА-10 (Радиометр аэрозолей), КАМЕРА (Комплекс измерительный для мониторинга радона) и другие. Эти приборы довольно громоздки, вес достигает 6 кг и более. Некоторые из них имеют широкие функциональные возможности. Основная относительная погрешность измерения ЭРОА составляет 15–30 процентов, в зависимости от диапазона и режима работы.

Рис.5. Профессиональные и индивидуальные радиометры радона.

Для бытовых целей задачу определения концентрации радона в воздухе конструкторы решили с помощью современной элементной базы, используя управляющий микропроцессор и специально разработанные программные алгоритмы. Весь ход измерения, который соответствует стандартизованным методическим указаниям, удалось полностью автоматизировать. Речь идет о детекторе-индикаторе радона СИРАД МР-106. Устройство работает по принципу электростатического осаждения дочерних продуктов распада радона-222 на детекторе, чувствительном к альфа-частицам и может оценивать ЭРОА собранных радионуклидов. Вес прибора около 350 г без элементов питания (двух источников типоразмера АА), а его габариты – карманные, в буквальном смысле слова. При включении прибора и вхождении в текущий режим, он начинает функционировать и накапливать информационные данные. Первый результат появляется спустя 4 часа работы, затем устройство переходит в состояние мониторинга с периодической коррекцией результата измерения (усредненный режим). Также имеется пороговый режим со звуковой сигнализацией превышения порога (100 Бк/м3 и 200 Бк/м3). Прибор предназначен для заинтересованных неспециалистов и его эксплуатация не требует обучения.

Рекомендованное специалистами время обследования одного помещения площадью не более 50 квадратных метров – не менее 72 часов. Продолжительный анализ радона обусловлен тем фактором, что в течение времени результаты измерения могут отличаться между собой в 10 раз. Более длительные измерения позволят накопить достаточную информацию для получения достоверного усредненного результата с наименьшей погрешностью.

Как уменьшить опасность воздействия радона?

Радиоактивный газ радон по территориям проживания населения распределен неравномерно. В силу геологических особенностей природных условий в группу радоноопасных можно включить отдельные районы Урала и Карелии, Ставропольского, Алтайского и Красноярского края, Читинской, Томской и других областей, а также во многих регионах Украины. Сегодня составляются географические карты активности радона на территории всей страны, которые отражают общую радоновую картину. Однако в каждом конкретном месте активность радиоактивного газа может отличаться в несколько раз в ту или другую сторону и многократно превышать предельно-допустимые нормы. Встречаются аномальные места с величинами ЭРОА 2000–10000 Бк/м3. Кроме того, результаты замеров концентрации радона могут значительно изменяться с течением времени. Поэтому надежному решению вопроса радиационной безопасности может способствовать только периодический мониторинг.

Рис.6. Фрагмент карты риска радоновой опасности.

Отметим основные источники поступления радона и его дочерних продуктов:

• земной грунт
• строительные материалы
• вода, особенно из глубоководных артезианских скважин
• природный горючий газ

Зная источники поступления радона в окружающую среду и в жилище человека, можно выработать средства противодействия и борьбы с этим нежелательным явлением. Они заключаются в выполнении следующих правил:

1. Тщательно выбирать площадку под строительство жилого дома, с минимальной концентрацией радона в земном грунте.
2. В малоэтажных зданиях желательно обустраивать подвальные помещения.
3. Жилые комнаты лучше располагать в верхних этажах строений.
4. Не использовать для возведения дома опасные строительные материалы (керамзит, пемза, гранит, фосфогипс, глинозем, шлакобетон), предпочтение следует отдавать дереву, а также материалам, прошедшим радоновый радиационный контроль.
5. Уделить достаточное внимание герметизации междуэтажных перекрытий, пола и напольного покрытия.
6. Для заделки щелей, пор и трещин - стены и потолок нужно обработать мастиками, герметиками, затем красками на основе эпоксидной смолы и другим облицовочным материалом.
7. Не находиться долгое время в непроветриваемых помещениях дома, в подвале или погребе.
8. Организовать регулярное естественное проветривание жилых комнат и подвальных помещений.
9. Обустроить эффективную принудительную вентиляцию дома или квартиры.
10. Не стремиться устроить чрезмерную герметизацию окон и дверей в помещениях, чтобы дать возможность естественному обороту воздуха.
11. Воду из глубоководных источников следует кипятить, а не пить сырую.
12. Использовать для очистки воды угольные фильтры, позволяющие задерживать радон на 90 процентов.
13. Исключать вдыхание влажного воздуха, сокращать время пребывания в душевой комнате, принимать душ реже, устраивать вентиляцию и обязательное проветривание перед использованием душа другими членами семьи.
14. Над газовой плитой необходимо обустроить вытяжную систему вентиляции.

Кроме этого, необходимо проводить систематический мониторинг концентрации радона в различных помещениях дома с целью выявления опасных мест. Имея под руками индивидуальный прибор, можно оценивать эффективность противодействующих мероприятий, проведенных в домах, где проживают люди. Оценку количества скопившегося радона в помещении производят непосредственно до мероприятия и после его осуществления. Полученные величины сравнивают между собой. Такие измерения нужно производить в одинаковых условиях, учитывая естественное движение воздуха в результате сквозняка, закрытые или открытые двери и окна, а также функционирование вентиляционной системы.

Вот еще одна полезная возможность использования детектора-индикатора радиоактивного газа. Известен научный факт, что перед землетрясениями концентрация радона в земной поверхности скачкообразно увеличивается, ввиду смещения тектонических плит и возрастания механического напряжения между ними с сопутствующей вибрацией в земной коре (микросейсмическая активность). Это дает шанс предсказывать катастрофу. Если вести ежедневный мониторинг концентрации радона в воздухе, то вполне возможно зафиксировать скачкообразное увеличение значения ЭРОА, успеть предупредить об этом окружающих и принять необходимые меры безопасности.

Какой индикатор радона выбрать?

radon, radium emanation ; нем. Radon n ) - Радиоактивный химический элемент периодической системы . Символ Rn. Открытый в 1900 г. нем. ученым Ф. Доре и англ. физиком Э. Резерфордом . Принадлежит к инертным газам, ат. н. 86, ат. г. 222,0176. Р. - одноатомный газ без цвета и запаха. Радиоактивен. Токсичен. Химически малоактивен. Образует соединения включения с водой, фенолом, толуолом и т.д., химические соединения - лития . Образуется в радиоактивных рудах и минералах при распаде радия (отсюда происходит и название элемента). Искусственно получают из солей радия. Известно более 25 изотопов Rn. Устойчивым является изотоп 222 Rn (период полураспада - 3,824 суток). Плотность 9,73 кг / м 3; t пл = - 71 ? С; t кип = - 61,9 ? С. Р. применяют в геохимии для качественной оценки сохранения кристаллической структуры радиоактивных минералов, используемых в изотопной геохронологии . Предложен также радон- ксеноновая метод определения возраста урановых минералов . Кроме того, применяют при разведке месторождений урана (за эманациями Rn в приповерхностном слое атмосферы), в медицине (радоновые ванны, радиационная терапия), технике (Rn-Be источника нейтронов).

2. История

Открытый в 1900 г. нем. ученым Ф. Доре и англ. физиком Э. Резерфордом.

3. Происхождение названия

Английский ученый Э. Резерфорд в 1899 году отметил, что препараты тория выпускают, кроме α-частиц еще какую-то неизвестную ранее вещество, так - что воздух вокруг препаратов тория становится радиоактивным. Это вещество он предложил назвать эманация (от лат. emanatio - Истечение) тория и дать ему символ Em. Дальнейшие наблюдения показали, что и препараты радуюсь также выпускают какую-то эманацию, которая обладает радиоактивными свойствами и ведет себя как инертный газ. Сначала эманацию тория называли торона, а эманацию радия - радоном. Было доказано, что все эманации самом деле представляют собой радионуклиды нового элемента - инертного газа, которому соответствует атомный номер 86. Впервые его выделили в чистом виде Рамзай и Грей в 1908 году, они же предложили назвать газ нитон (лат. Nitens - Светящийся). В 1923 году газ получил окончательное название радон и символ Em был изменен на Rn.

4. Распространение

Один из самых редких элементов на Земле. Общее количество Р. в земной коре глубиной до 1,6 км ок. 115 т. Ср. концентрация Р. в атмосфере ок. 6 ? 10 -17% (масс.).

5. Получение

Для получения радона через водный раствор любой соли радия продувают воздуха , которое уносит с собой радон образующегося при радиоактивном распаде радия. Дальше воздуха тщательно фильтруют для отделения микрокапель раствора, содержащего соль радия и которые могут быть захвачены струей воздуха. Для получения собственно радона из смеси газов удаляют химически активные вещества (кислород , водород , водяные пары и т. д.), остаток конденсируют жидким азотом, затем из конденсата фракционно отгоняют азот и другие инертные газы (

Радо́н - элемент главной подгруппы восьмой группы, шестого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 86. Обозначается символом Rn (Radon). Простое вещество радон (CAS-номер: 10043-92-2) в нормальных условиях - бесцветный инертный газ; радиоактивен, может представлять опасность для здоровья и жизни. При комнатной температуре является одним из самых тяжелых газов. Наиболее стабильный изотоп (222 Rn) имеет период полураспада 3,8 суток.

История открытия и происхождение названия

Английский ученый Э. Резерфорд в 1899 году отметил, что препараты тория испускают, кроме α-частиц, и некое неизвестное ранее вещество, так что воздух вокруг препаратов тория постепенно становится радиоактивным. Это вещество он предложил назвать эмана́цией (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 торо́ном, а эманацию радия - радо́ном. 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 газ нитон (от лат. nitens, светящийся). В 1923 году газ получил окончательное название радон и символ Em был сменен на Rn.

Получение

Для получения радона через водный раствор любой соли радия продувают воздух, который уносит с собой образующийся при радиоактивном распаде радия радон. Далее воздух тщательно фильтруют для отделения микрокапель раствора, содержащего соль радия, которые могут быть захвачены током воздуха. Для получения собственно радона из смеси газов удаляют химически активные вещества (кислород, водород, водяные пары и т. д.), остаток конденсируют жидким азотом, затем из конденсата отгоняют азот и другие инертные газы (аргон, неон и т.д).

Физические свойства

Радон - радиоактивный одноатомный газ без цвета и запаха. 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 сперва жёлтым, затем красно-оранжевым.
Цвет свечения в газовом разряде у радона - синий, так как в видимой части спектра радона особо выделяются 8 линий, отвечающих длинам волн от 3982 до 5085 А и лежащих главным образом в синей части спектра, однако из-за отсутствия стабильных изотопов применение его в газосветных приборах невозможно.

Химические свойства

«Благородный газ». Однако радон является наиболее активным благородным газом в химическом отношении, так как его валентные электроны находятся на максимальном удалении от ядра. Радон образует клатраты, которые, хотя и имеют постоянный состав, химических связей с участием атомов радона в них нет. С фтором радон при высоких температурах образует соединения состава RnF n , где n = 4, 6, 2. Так, дифторид радона RnF 2 является белым нелетучим кристаллическим веществом. Фториды радона могут быть получены также под действием фторирующих агентов (например, фторидов галогенов). При гидролизе тетрафторида RnF 4 и гексафторида RnF 6 образуется оксид радона RnO 3 . Получены также соединения с катионом RnF + .